Исследование и разработка технологии производства сплошных ступенчатых поковок плоской поперечно-клиновой вальцовкой

• Автор: Шаронов, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 142 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 Анализ тенденций использования методов физического и математического моделирования для исследования процесса плоской поперечно клиновой
вальцовки
1.1 История развития, современное состояние и направления совершенствования процессов ПКВ
1.2 Обзор основных технологических схем и способов осуществления ПКВ сплошных цилиндрических заготовок.

1.3 Сущность процесса ПГТКВ.

1.4 Основные методы исследования процессов ППКВ.

1.5 Обзор работ но применению МКЭ для моделирования процессов ОМД

1.6 Цели и задачи настоящего исследования.

2 Объекты исследования и основные методики сбора и обработки экспериментальных данных
2.1 Описание и основные характеристики материалов, применявшихся при исследовательских работах.
2.2 Лабораторное и опытнопромышленное исследовательское оборудование
2.3 Общая методика обработки экспериментальных данных.
2.3.1 Методика обработки данных физического моделирования
2.3.2 Методика аппроксимации реологических характеристик конструкционных сталей
2.4 Общая методика математического моделирования, оборудование для обработки цифровых данных и оформления работы.
2.4.1 Общая методика математического моделирования
2.4.2 Оборудование, использованное для обработки цифровых данных экспериментов и оформления работы.
2.5 Выводы по 2 главе.
3 Методики физического и математического моделирования процессов горячей деформации.
3.1 Подходы Эйлера и Лагранжа к описанию деформирования сплошных сред.
3.2 Краевые задачи в теории ОМД
3.3 Вариационные формулировки краевых задач обработки металлов давлением
3.3.1 Понятие вариационного принципа.
3.3.2 Вариационные постановки краевых задач для жесткопластических тел
3.3.3 Вариационная формулировка МарковаГерманна.
3.4 Линеаризация определяющих соотношений для жесткопластического тела.
3.5 Моделирование тепловых процессов при ОМД.
3.5.1 Стационарные процессы теплообмена
3.5.2 Моделирование нестационарных процессов теплообмена
3.6 Применение метода конечных элементов к решению трехмерных задач обработки металлов давлением.
3.6.1 Формулировка задачи и допущений МКЭ
3.6.2 Формулировки подходов к удовлетворению условия несжимаемости
3.6.3 Учет несжимаемости металла с помощью метода штрафных функций
3.6.4 Учет несжимаемости металла в смешанной вариационной формулировке.
3.7 Разработка методики моделирования
3.8 Выводы по 3 главе
4 Физическое и математическое моделирование технологических процессов ППКВ.
4.1 Цели и задачи физического моделирования процесса ППКВ
4.2 Выбор метода физического моделирования процессов ГТПКВ и процесс производства сплошных слоистых моделей.
4.2.1 Выбор метода физического моделирования.
4.2.2 Создание слоистых моделей
4.3 Порядок проведения физического моделирования.
4.3.1 Подготовка исходной заготовки к вальцовке
4.3.2 Подготовка и наладка опытноэкспериментальной оснастки
4.3.3 Подготовка вальцованных заготовок к анализу
4.4. Результаты физического моделирования.
4.5 Цели и задачи математического моделирования
4.6 Выбор программного обеспечения для моделирования и проведение оценочных расчетов.
4.6.1 Анализ ППКВ сплошных поковок при помощи разбиения
объемной задачи на несколько плоских.
4.6.2 Моделирование процесса ППКВ с применением САПР ЗоНсМогкз и ВС ЭейгтЗЕ.
4.7 Результаты математического моделирования
4.8 Выводы по 4 главе.
5 Разработка и оптимизация технологических процессов ППКВ согласно комплексной методике проектирования.
5.1 Совершенствование алгоритма разработки технологических процессов ППКВ
5.2 Применение комплексной методики к оптимизации технологического процесса ППКВ поковки типа шаровый палец
5.3 Применение комплексной методики к разработке технологического процесса ППКВ поковки типа цапфа
5.4 Анализ качесгва продукции при помощи металлографического исследования вальцованных поковок.
5.5 Выводы по 5 главе.
6 Выводы по работе
Список использованной литературы


Много научноисследовательских работ было выполнено в начале х в Центральном институте Промышленной Технологии в Дрездене. В году в ГДР была запатентована первая машина ПКВ с плоскими калибрами 9. В том же году на машиностроительной ярмарке в Лейпциге был представлен промышленный образец марки и2 8. В году в ГДР была создана машина с сегментным инструментом . Позднее в Германии были выпущены машины с максимальным крутящим моментом 0 кН м, которые использовались для вальцовки холодных заготовок. В Великобритании в году компанией ii . Одновременно с СССР в Великобритании в году были созданы трехвалковые машины для поперечноклиновой вальцовки . Польша и США в основном импортировали готовые машины ПКВ. Только с года процесс ПКВ активно стал применяться в промышленности. Наряду с Чехословакией и СССР, в Японии первая машина для I1 была запатентована уже в году , . В настоящее время в Японии применяют машины для ПКВ всех известных типов. Данный процесс широко используется на заводах iii и . В Китае в году начались исследования процесса ПКВ. В году была создана двухвалковая машина для производства шарниров. Первые двухвалковые машины ПКВ, созданные в Китае были копиями советских машин типа . В годах были разработаны машины, использующие сегментные калибры. С года в Китае проводились исследования по созданию трехвалковых машин и лишь через лет в году были построены первые трехвалковые машины типа . Сейчас в Китае используется в промышленности обширный парк машин для Г1Г1КВ. В настоящее время методом ПКВ освоен выпуск достаточно широкой номенклатуры изделий типа тел вращения с вытянутой осью. В форме этих поковок могут присутствовать такие элементы поверхности как цилиндры, резьбовые, конические и сферические поверхности со всевозможными канавками и выступами рис. Методом I могут обрабатываться углеродистые и легированные стали, а также ряд сплавов на основе меди, никеля, титана, циркония, алюминия. Рисунок 1. Изделия, полученные с применением метода ПКВ В процессе эксплуатации полученные таким способом изделия отличаются повышенной прочностью и износостойкостью. За один проход инструмента сечение заготовки может быть уменьшено в 5 раз. При изготовлении деталей или полуфабрикатов с помощью ПКВ диаметром от 2 мм до 0 мм и длиной от мм до мм может быть достигнута максимально возможная точность 0, мм на 0 7 мм, максимально достигаемая чистота поверхности 0, Яа. К современным валковым станам можно отнести последние разработки отечественных и зарубежных предприятий двухваковье станы конструкции ГТКТИ г. Нижний Новгород, ВНИИметмаш, НИИТмаш г. Волгоград, японские станы серии МСК. Обобщение технических характеристик этого оборудования свидетельствует о том, что на станах с ваковьм инструментом могут обрабатываться заготовки длиной до 6 метров и диамелром до 0 мм. Максимальная длина вальцованной заготовки изделия достигает 0 мм. Производительность этих машин может достигать штч. Еще одна разновидность станов ПКВ это станы, консгрукгивно реализующие валковосегментную схему ваьцовки. В нашей стране наиболее известны валковосегментные сганы конструкции ЭНИКмаш г. Воронеж, серийное изготовление когорых в начале х годов прошлого века организовано на Воронежском заводе кузнечнопрессового оборудования им МИ. Калинина. Германия с вертикальным расположением инструментальных плит, станы ЭНИКмаша с горизонтальным расположением инструментальных плит верхняя плита неподвижна, станы конструкции ФизикоТехнического Института АН БССР Республика Беларусь серии ПМ и станы, выпускаемые компанией Белтехнология и М. Наиболее крупными и близкими для России производителями плоскоклиновых машин в настоящее время являются компания Белтехнология и М и ФизикоТехнический Институт НАН Беларуси ФТИ НАНБ . Технологический процесс, основанный на плоской схеме вальцовки, имеет ряд несомненных достоинств перед его аналогами, например, простота и низкая трудоемкость изготовления инструмента и быстрая переналадка при переходе с одного калибра на другой и т. В целом станы с плоским клиновым инструментом используют в промышленности для вальцовки как заготовок рис. Рисунок 1.