Совершенствование технологии обтяжки крупногабаритных оболочек на основе конечноэлементного моделирования процессов формообразования

• Автор: Тищенко, Иван Иванович
• Шифр специальности: 05.03.05, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 178 с. : ил.

Введение

1. Анализ состояния решаемых задач

1.1. Технологии формообразования деталей на гибочнорастяжном оборудовании.

1.1.1. Особенности производства крупногабаритных оболочечных деталей

1.1.2. Производство деталей из листовых заготовок методом обтяжки

1.2. Обтяжное оборудование и программное управление .

1.2.1. Поперечная обтяжка .

1.2.2. Продольная обтяжка

1.2.3. Программное управление

1.3. Теория математического моделирования процесса обтяжки .

1.3.1. Определение напряженнодеформированного состояния

1.3.2. Остаточные напряжения и пружинение
1.3.3. Предельные технологические параметры операции обтяжки
1.3.4. Управление процессом обтяжки
1.4. Цель и задачи работы
2. Выбор математической модели листовых материалов
2.1. Параметры материала.
2.1.1. Упругие характеристики
2.1.2. Характеристики пластичности.
2.2. Предельные параметры материала
2.2.1. Диаграмма предельных устойчивых деформаций .
2.2.2. Предельная деформация разрушения.
2.3. Параметры используемых материалов.
2.4. Выводы
3. Математическая модель процесса формообразования методом обтяжки
3.1. Постановка задачи.
3.2. Метод решения метод конечных элементов
3.3. Основные соотношения МКЭ
3.4. Решение задач пластичности
3.4.1. Метод переменной жсткости
3.4.2. Метод начальных напряжений.
3.4.3. Метод начальных деформаций.
3.5. Плоские треугольные элементы
3.6. Изгиб упругой пластины
3.7. Построение конечноэлементной сетки.
3.8. Выводы
4. Исследование технологии формообразования листовых заготовок методом обтяжки на основе математического моделирования процесса
4.1. Моделирование процесса обтяжки листовых заготовок
4.1.1. Граничные условия по перемещениям органов пресса .
4.1.2. Алгоритм моделирования процесса обтяжки
4.1.3. Примеры расчта .
4.1.4. Экспериментальная проверка методики моделирования формообразования.
4.1.5. Оценка предельных возможностей заготовки .
4.2. Анализ формообразования оболочечных деталей знакопеременной кривизны .
4.3. Исследование концентрации напряжений заготовки в области зажимных губок.
4.4. Профилирование формы заготовки по ее ширине для снижения концентрации напряжений в области зажимных губок .
4.5. Профилирование формы клюва зажимных губок обтяжного пресса .
4.6. Исследования напряженного состояния заготовки в области криволинейных зажимных губок.
4.6.1. Постановка задачи
4.6.2. Модель процессов в многосекционных зажимах
4.6.3. Пример расчт
4.6.4. Изменение порядка зажатия листа в секциях
4.6.5. Изменение формы зажимных пластин.
4.6.6. Экспериментальная проверка методик моделирования зажимов и снижения концентрации деформаций .
4.7. Выводы
5. Исследование остаточных напряжений и разработка методов повышения точности изготовления формы детали
5.1. Остаточные напряжения и пружинение заготовок после обтяжки .
5.2. Корректировка обтяжной оснастки на величину пружинения
5.3. Экспериментальная проверка методики корректировки пуансона на величину пружинения
5.4. Выводы
6. Практическое применение результатов работы
6.1. Программный комплекс проектирования технологии процессов обтяжки
6.2. Апробация методики корректировки пуансона на реальных деталях
6.3. Выводы
Основные результаты и выводы
Литература


Существует ряд подходов но управлению оборудованием при обтяжке. Исторически первыми появился подход, при котором операции управлялись непосредственно заданием давления в силовых гидроцилиндрах пресса при этом процесс контролировался визуально. Визуальный контроль подразумевает наблюдение оператором за ходом процесса, выявление визуальных критериев для определения момента, когда процесс необходимо остановить. Таким критерием, например, может быть полное прилегание заготовки к пуансону, или полное разглаживание гофра. Также, сигналом к завершению операции может быть достижение требуемого минимального уровня деформаций. Деформации при этом измеряются в ходе процесса с помощью простых механических приспособлений. В некоторых случаях контроль за процессом не требуется оператор задат требуемое давление, и заготовка деформируется до тех пор, пока заданное давление позволяет прессу е растягивать. С появлением ЧПУ стало возможным точно задавать последовательность действий оборудования при обтяжке управляющую программу. В первом случае говорят об управлении процессом по усилиям, во втором но перемещениям. Существует также подход, называемый управлением но деформациям. При таком подходе программа нагружения записывается в терминах деформаций. Выбираются несколько характерных областей заготовки, процесс разбивается на этапы, и заранее планируются требуемые деформации в характерных областях на каждом этапе. Управление но деформациям используется сейчас сравнительно редко. Обычно деформации измеряют лишь после выполнения процесса, если нужно убедиться, что они соответствуют спецификациям. Автору не известны примеры промышленной реализации автоматическою управления процессом обтяжки по деформациям в реальном времени, хотя в некоторых работах показано, что управление но деформациям дат наилучший результат по сравнению с управлением по усилиям или перемещениям. См. Недостатком управления но усилиям является высокая чувствительность к статистическому разбросу свойств материала и неточностям геометрии заготовки разнотолщинность, вариация ширины и длины. Малые отклонения в указанных параметрах могут повлечь большие отклонения в деформациях, придаваемых заготовке, и разбросу характеристик полученной детали. В то же время, экспериментальные исследования и практика производства показывают, что процесс управляемый но перемещениям дат высокую степень повторяемости. Такой подход управления на данный момент и является наиболее распространенным. Его и будем рассматривать в настоящей работе. Чаще всего перед формообразованием заготовка проходит определнную термообработку. Закапка заключается в нагревании заготовки до определнной температуры и резком охлаждении. При этом, происходит коробление форма заготовки сильно отклоняется от плоской. Нередко перед установкой заготовки в пресс е приходится расправлять. Некоторые детали формуются с помощью многопереходных процессов обтяжки. Суть такого подхода в том, что обтяжка разбивается на несколько переходов. При использовании алюминиевых сплавов между переходами и перед первым переходом выполняется отжиг, а перед последним переходом закалка. Отжиг заключается в том, что заготовка нагревается до определнной температуры и медленно охлаждается. При этом происходит рекристаллизация, и свойства материала в определнной степени восстанавливаются, увеличивается ресурс пластичности. На каждом из переходов деформации заготовки не превышают предельных, но сумма но переходам может их превышать, что позволяет получать более широкую номенклатуру деталей. Влияние термообработки необходимо учитывать при определении свойств материалов. Обычно характеристики материала определяют для двух состояний после отжига и после закалки. Технологическим отказом называют возникновение в ходе процесса обтяжки неустранимого браковочного признака. При проектировании технологии процесса необходимо уметь предсказывать возможность технологических отказов. Выявлен ряд факторов, позволяющих влиять на вероятность возникновения технологических отказов.