Повышение эффективности штамповки полых изделий с коническими поверхностями и фланцами за счет совершенствования операции раздачи

• Автор: Яновская, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.02.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 225 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПЕРАЦИЯ РАЗДАЧИ. СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И
ТЕХНОЛОЕИИ
1.1 .Анализ объектов производства и их классификация
1.2.Теоретический аспект раздачи
1.2.1. Развитие методов теоретического анализа
1.2.2. Анализ напряженно-деформированного состояния трубных заготовок
1.3.Технологические процессы изготовления трубных изделий раздачей
1.4. Предельные состояния трубных заготовок в процессе формоизменения
1.4.1. Влияние механических свойств металлов на штампуемость
1.4.2. Способы интенсификации процессов штамповки трубных заготовок
1.5. Вопросы устойчивости осесимметричных оболочек
1.6. Изменение толщины трубных заготовок при их формоизменении
и локализация деформации
1.7.Постановка задач исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ОПЕРАЦИИ РАЗДАЧИ
2.1. Анализ осесимметричного напряженно-деформированного
состояния трубной заготовки методом совместного решения дифференциальных уравнений равновесия и условия пластичности Мизеса
2.1.1. Поля напряжений при раздаче
2.1.2. Поля деформаций при раздаче

3. ТЕОРИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ЗАГОТОВОК ПРИ ПЛАСТИЧЕСКОМ
ФОРМОИЗМЕНЕНИИ
3.1. Особенности потери устойчивости заготовок при нагружении осевыми силами
3.2. Математические модели потери устойчивости заготовок. Определяющие соотношения
3.2.1. Модели потери устойчивости пластины и стержня при их осадке между параллельными плитами
3.2.2. Математическая модель потери устойчивости цилиндрической оболочки, деформируемой осевыми сжимающими нагрузками
3.3.3. Обсуждение результатов моделирования
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Проектирование и реализация технологических процессов изготовления полых осесимметричных изделий с фланцами и коническими поверхностями
4.2. Энергосиловые параметры операции неравномерной раздачи
4.3. Предельные состояния трубных заготовок, связанные с изменением толщины стенки с локальным разрушением и устойчивостью при пластическом формоизменении
4.4. Исследование трубных заготовок на потерю устойчивости в виде круговых волн
4.4.1. Компьютерное моделирование потери устойчивости трубных заготовок
4.4.2. Экспериментальные исследования устойчивости труб
4.5. Металлографический анализ заготовок и изделий
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.
В различных отраслях промышленности широкое распространение нашли осесимметричные детали, изготавливаемые способами обработки металлов давлением, к которым предъявляются высокие требования по качеству, точности геометрических размеров, чистоте поверхности, к уровню механических характеристик. Эти требования по экономическим соображениям следует выполнять при минимальном количестве технологических операций.
В большой класс осесимметричных деталей объединяются изделия общемашиностроительного назначения, в том числе и детали трубопроводной арматуры - это полые цилиндрические, конические, сферические изделия без фланцев и с фланцами. Наращивание темпов развития строительной индустрии, машиностроения, добывающей промышленности и ряда других отраслей повышает спрос на эти изделия. Разнообразие форм, широкий диапазон размеров и марок применяемых материалов приводит к необходимости при разработке технологии изготовления изделий использовать соответствующие расчетные схемы и математический аппарат для оценки возможностей тех или иных штамповочных операций. В последние годы наметилась устойчивая тенденция использования в качестве заготовок трубного проката при изготовлении полых изделии, что существенно повышает коэффициент использования металла и сводит к минимуму трудоемкость дальнейшей механической обработки в связи с уменьшением припусков. Указанные обстоятельства, а также сведение к минимуму числа переходов повышает конкурентоспособность технологических процессов штамповки полых осесимметричных изделий. Введение в технологическую практику современных методов математического и компьютерного анализа дает возможность получить точную картину распределения напряжений и деформаций по объему заготовки и определить размеры, форму и изменение

устойчивости необходимо взять внутренние обобщенные силы, в результате получим критерий устойчивости в аналитическом виде.
Изучению устойчивости трубной заготовки, а точнее определению условий ее потери, посвящена работа [94]. Для анализа устойчивости использован энергетический критерий, основанный на балансе полной энергии деформирования. При искривлении срединной поверхности происходит поворот поперечных сечений, вызывающий дополнительные деформации сжатия на вогнутой стороне и растяжения - на выпуклой стороне боковой поверхности. При этом в деформированном состоянии поперечные сечения остаются перпендикулярными к изогнутой срединной поверхности, что уменьшает деформации сдвига. Выпучивание срединной поверхности приводит к перемещению торца заготовки, которое необходимо определить. Авторами проведен кинематический анализ, согласно которому получено поле перемещений возмущенного состояния, удовлетворяющее краевым условиям и условию несжимаемости. Составив уравнение баланса работ на основе полученных перемещений, можно определить критическую относительную высоту цилиндрической оболочки, которая полностью зависит от толщины стенки трубы, о чем свидетельствуют приведенные графики.
График зависимости предельной степени раздачи Кпу, при которой происходит потеря устойчивости трубной заготовки и формула его определения, приведены в работе [95]. Экспериментальное изучение устойчивости трубы при раздаче без использования матрицы показало, что предельная степень раздачи не зависит от угла конусности пуансона, а определяется относительной толщиной стенки заготовки. В работе [96] тех же авторов на основе обработки экспериментальных данных установлена зависимость предельной достижимой степени раздачи от механических характеристик материала, угла конусности и относительной толщины стенки
трубы. Уровни варьирования параметров: = 0,02 - 0,05, относительного