Управление напряженно-деформированным состоянием материала заготовки при штамповке полусферических днищ из стали 12Х18Н10Т и сплава АМГ6 в полиуретановую матрицу

• Автор: Вейнгерова, Екатерина Дмитриевна
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ ДНИЩ

1.1 Процессы получения днищ методами листовой штамповки

1.2 Особенности вытяжки с жесткоэластичным подпором

1.3 Особенности применения штампов с полиуретаном

1.4 Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением ОМД

1.5 Использование СЛЬБтехнологий в производстве

1.6 Автоматизированные системы в листоштамповочном производстве ВЫВОДЫ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Общая характеристика работы
2.2 Характеристики применяемых материалов
2.2.1 Характеристика хромниксльтитановой стали ХНТ
2.2.2 Характеристика сплава АМгб
2.2.3 Полиуретаны СКУ7Л, СКУПФЛ
2.3 Методы экспериментальных исследований и механических испыта ний, применяемые приборы и оборудование
2.4 Программное обеспечение ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ЗАГОТОВКЕ И В ПОЛИУРЕТАНОВОЙ МАТРИЦЕ ПРИ ШТАМПОВКЕ ПОЛУСФЕРИ
ЧЕСКИХДНИЩ
3.1 Подготовка моделей к расчету
3.2 Изучение напряженнодеформированного состояния заготовки в процессе штамповки
3.2.1 Изучение распределения напряжений в заготовке при вытяжке полусферических днищ из ХНТ
3.2.2 Изучение распределения напряжений в заготовке при вытяжке полусферических днищ из сплава АМгб
3.3 Изучение влияния на напряженнодеформированное состояние полиуретановой матрицы параметров технологического процесса
3.3.1 Исследование зависимости осевых напряжений и деформаций в полиуретановой матрице от ее диаметра
3.3.2 Исследование зависимости осевых напряжений и деформаций в полиуретановой матрице от ее высоты
3.3.3 Исследование зависимости осевых напряжений и деформаций в полиуретановой матрице от радиуса пуансона
3.3.4 Исследование зависимости напряжений и деформаций в полиуретановой матрице от коэффициента трения
3.3.5 Исследование напряженнодеформированного состояния матрицы в зависимости от глубины вытяжки
3.3.6 Исследование напряженнодеформированного состояния матрицы в зависимости от толщины штампуемого материала
3.3.7 Исследование напряженнодеформированного состояния матрицы в зависимости от марки штампуемого материала
3.4 Исследование влияния габаритов полиуретановой матрицы на максимальные радиальные напряжения в заготовке
3.4.1 Исследование зависимости максимальных радиальных напряжений в готовом изделии от высоты полиуретановой матрицы
3.4.2 Исследование зависимости максимальных радиальных напряжений в готовом изделии от диаметра полиуретановой матрицы ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА АСТПП ШТАМПОВКИ ДНИЩ
4.1 Создание функциональной и информационной моделей АСТПП
4.2 Разработка автоматизированного классификатора днищ
4.3 Создание параметрической модели днища средствами твердотельного
моделирования
4.4 Автоматизация расчета раскроя листового материала
4.5 Создание автоматизированной подсиситемы проектирования технологического процесса штамповки полусферических и эллиптических 4 днищ
4.6 Автоматизированное проектирование штамповой оснастки
4.7 Разработка подсистемы Маршрутная карта
ВЫВОДЫ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Функциональная модель ТПП штамповки днищ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Функциональная модель АСТПП штамповки днищ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


При выборе способа штамповки критериями служат марка материала днища, его геометрические размеры, программа выпуска, наличие необходимого оборудования на производстве. Вытяжка полусферических днищ в цельнометаллических штампах сопряжена со значительными трудностями. Особенно они проявляются при изготовлении тонкостенных деталей с глубиной, равной или несколько большей радиусу сферы. В этом случае в процессе штамповки на деформируемой заготовке имеется значительная кольцевая зона, которая, формоизменяясь, не контактирует с инструментом на начальной стадии процесса и имеет повышенную возможность для потери устойчивости, выражающуюся в образовании радиальных гофр. Для их предотвращения приходится создавать повышенные радиальные растягивающие напряжения и искусственно создавать сопротивление деформируемого металла путем перетягивания его через вытяжные ребра. При этом значительно возрастают растягивающие напряжения в опасном сечении на границе контакта заготовки с пуансоном 1. С другой стороны, в готовой детали имеется значительная разнотолщинность, достигающая . Кроме того, производство днищ этим способом требует производства дорогостоящей оснастки, высокой квалификации рабочихналадчиков. К недостаткам можно отнести и необходимость использования более мощного, по сравнению с горячей штамповкой, оборудования, дорогостоящих инструментальных сталей для рабочих частей штамповой оснастки, значительную упругую отдачу материала. Производство изделий новой техники, как правило, сопряжено с мелкосерийным либо опытным производством. Наиболее оптимальным способом изготовления полусферических днищ в этих условиях, характеризующихся частой сменой номенклатуры изделий, а также сжатыми сроками технологической подготовки производства, на современном этапе является штамповка с применением эластичной среды. При этом способе усилие вытяжки повышается, зато уменьшается пружинение материала заготовки. Использование штампов с эластичной средой резко сокращает срок технологической подготовки производства. Наиболее часто на предприятиях отечественной промышленности в качестве эластичной среды используется полиуретан марок СКУ7Л и СКУПФЛ. Полиуретановые матрицы не повреждают поверхности штампуемой детали и поэтому пригодны для штамповки деталей из полированных листов, а также заготовок с защитнодекоративными покрытиями 7. Однако штамповка полусферических днищ в полиуретановую матрицу сопряжена с рядом особенностей, которые необходимо учесть при проектировании технологического процесса. Это, прежде всего, факторы, влияющие на поведение металла в процессе вытяжки усилие прижима, смазки, габаритов подушки коэффициента трения, радиуса пуансона, глубины внедрения пуансона толщины и материала заготовки, а также особенности поведения полиуретановой матрицы в процессе вытяжки днищ. Качество поверхности получаемой детали лучше эластичный элемент в отличие от жесткой матрицы эту поверхность не повреждает. Точность размеров получаемых деталей выше, что обусловлено также наличием распределенной нагрузки со стороны матрицы. При проектировании технологического процесса с использованием эластичной среды одним из важнейших этапов проектирования является анализ технологичности детали. Особое внимание здесь уделяется соотношению ее геометрических размеров. Вытяжку в штампах с эластичной средой производят из заготовок толщиной от 0,2 до 3 мм 5. За один переход в штампах с эластичной средой можно получить детали с коэффициентом вытяжки до 0,5 8. Выбор той или иной схемы штамповки зависит от геометрических размеров детали и от механических свойств материала заготовки. В работе 4 представлена классификация способов вытяжки в штампах с эластичной средой по материалу рабочих частей пуансона и матрицы. Применение вытяжки днищ по жесткой матрице полиуретановым пуансоном ограничено изза чрезмерно высоких удельных давлений. Вытяжка жестким пуансоном по полиуретановой матрице характеризуется повышенной склонностью к гофрообразованию, поэтому в случае применения этой схемы штамповки используют прижим 8. Рис. Рис. Рис.