Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Интенсификация обжима трубной заготовки выбором геометрии поверхности её контакта с матрицей

Диссертация: Интенсификация обжима трубной заготовки выбором геометрии поверхности её контакта с матрицей
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Указанные требования обеспечиваются использованием методов обработки металлов давлением. Постоянной задачей, стоящей перед теорией и практикой обработки металлов давлением, является увеличение степени1 деформациидостигаемой за один переход при минимальных затратах. Возможности формоизменения при обжиме цилиндрических заготовок ограничиваются потерей* их устойчивостис образованием продольных или… Читать ещё >

Интенсификация обжима трубной заготовки выбором геометрии поверхности её контакта с матрицей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ ОБЖИМА ЗАГОТОВОК. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
    • 1. 1. Теоретические и экспериментальные исследования операции обжима трубной заготовки
    • 1. 2. Способы обжима трубной заготовки
    • 1. 3. Методы интенсификации обжима
    • 1. 4. Толстолистовая штамповка
    • 1. 5. Выводы и итоги по первой главе
    • 1. 6. Задачи диссертационной работы
  • ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
    • 2. 1. Способ обжима в матрице с кольцевыми канавками
    • 2. 2. Методика проведения математического эксперимента
      • 2. 2. 1. Выбор исследуемых параметров
      • 2. 2. 2. Выбор программы моделирования
      • 2. 2. 3. Планирование математического эксперимента
      • 2. 2. 4. Анализ построенной модели
    • 2. 4. Обоснование выбора программы моделирования
    • 2. 5. Использование регрессионного анализа
    • 2. 6. Оборудование, оснастка, основные и вспомогательные материалы для проведения эксперимента
    • 3. 4. Выводы и итоги по второй главе
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ОПЕРАЦИИ ОБЖИМА В
  • МАТРИЦЕ С КОЛЬЦЕВЫМИ КАНАВКАМИ
    • 3. 1. Экспериментальное исследование влияния угла наклона матрицы и толщины заготовки на свободный изгиб концевой части заготовки
    • 3. 2. Теоретическое исследование обжима в матрице с кольцевыми канавками
    • 3. 3. Компьютерный эксперимент по исследованию влияния формы матрицы на предельный коэффициент обжима
    • 3. 4. Физический эксперимент по исследованию влияния формы матрицы на предельный коэффициент обжим
    • 3. 5. Сопоставление теоретических и экспериментальных результатов
    • 3. 6- Выводы по третьей главе
  • ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА МАТРИЦЫ С КОЛЬЦЕВЫМИ КАНАВКАМИ И ПРАКТИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ШТАМПА
    • 4. 1. Проектирование поверхности матрицы с кольцевыми канавками
    • 4. 21. Методика расчета коэффициента обжима и силы. обжима в матрице с кольцевыми канавками
    • 4. 3. Конструкция опытно-промышленного штампа
    • 4. 4. Выводы и итоги по четвертой главе

Актуальность работы:

Развитие промышленности ставит перед машиностроением необходимость повышения качества изделий и эффективности производства. Широкое применение в различных отраслях машиностроения, в том числе и< аэрокосмической*, нашликонические осесимметричные детали. Используются конические детали, в частности в трубопроводах для> соединения труб различных диаметров. К коническим деталям предъявляются высокие требования по эксплуатационным свойствам, точности геометрической формы, а также себестоимости изготовления,.

Указанные требования обеспечиваются использованием методов обработки металлов давлением. Постоянной задачей, стоящей перед теорией и практикой обработки металлов давлением, является увеличение степени1 деформациидостигаемой за один переход при минимальных затратах. Возможности формоизменения при обжиме цилиндрических заготовок ограничиваются потерей* их устойчивостис образованием продольных или поперечных, складок. Исследованные1 ранее методы силовой и термической1 интенсификации позволяют значительно повысить степень деформациино использование этих методов имеет ряд недостатков, среди которых: необходимость применения точного локального нагрева и дополнительных нагревательных устройствпотребность в использовании сложных конструкций штамповогс инструмента с применением подпружиненных подпоров, либо подпоров с отдельным приводом.

Существует рад заготовок, интенсификация процесса обжима которых разработанными ранее методами затруднена или не рациональна. К таким заготовкам можно отнести заготовки с дном, заготовки получаемые методом холодной объёмной штамповки и др. В то же время, к ним применим способ интенсификации по рельефу поверхности инструмента.

Способ интенсификации процесса по рельефу поверхности матрицы позволяет снизить влияние сил контактного трения, и тем самым повысить степень формоизменения за операцию, путём профилирования поверхности матрицы. Спрофилированная матрица имеет кольцевые канавки, расположенные с определенным шагом.

При использовании матрицы с кольцевыми канавками кромка обжимаемой трубной' заготовки, продвигаясь напротив канавки, совершает движения* вовнутрь канавки, а затем наружу, находясь вне контакта с поверхностью матрицы. Таким образом, по путипластического деформирования, заготовка только концевой частью деформируетсяв значительномконтакте со ступенчатой' поверхностью матрицы. Остальная поверхность заготовки контактирует только1 сусеченными вершинами кольцевых выступов^ на поверхности малицы. Такая форма рабочей поверхности матрицы наилучшим образом? учитывает естественную (под действием внутренних напряжений) деформациюкромки заготовкии уменьшает поверхность контакта этой кромки и. всей заготовки с матрицей*. В результате эффективно снижаетсясила контактного трения между заготовкой" и матрицей, в наиболее напряженном из-за особенностей деформации кромки заготовки месте. Применение такого способа’не требует использования нагревательного оборудования и сложных конструкций штамповой оснастки и не ограничивается в возможности совместного использования с другими способами интенсификации.

Эффективность применения данного способа ограничивается интенсивностью влияния сил контактного трения, которое всвою очередь зависит от угла наклона рабочей поверхности матрицы и значения коэффициента трения.

В связи с этим, проведение исследования процесса обжима в матрице с кольцевыми канавками, повышающего производительность процесса, является актуальной задачей.

Цель работы:

Разработка методики проектирования обжима в матрице с кольцевыми канавками на её рабочей поверхности, позволяющего получить заданную деталь за меньшее количество технологических переходов и с меньшей силой деформирования, методики расчета параметров технологического процесса и конструкции штампа.

Научную новизну имеют следующие результаты:

• выявленный диапазон углов конусности матрицы, при которых эффективно профилирование её рабочей поверхности;

• построенные математические модели расчета геометрии матрицы с кольцевыми канавками.

Практическую значимость имеют следующие результаты:

• разработанная научно обоснованная методика проектирования технологического процесса обжима в матрице с кольцевыми канавками;

• конструкция опытно-промышленного штампа.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

Г. В результате проведенного анализа-различных-способов.повышение коэффициента обжима" установленочтопредложенные ранее способы-ограничены в применении для определенных техпроцессов и* деталей, либо требуют дополнительного оборудования для их реализации. В связи с этим предложен способ повышения, коэффициента обжима исключающий данные недостатки.

2. Эффективность профилированной матрицы наблюдается до угла наклона, рабочей поверхности матрицы, а = 14−16 ° и при наличии коэффициента трения ц > 0,3, с уменьшением угла наклона эффективность матрицы увеличивается, что объясняется значительным влиянием сил трения при обжиме на малых углах, и тем самым высокой эффективности их снижения за счет формы матрицы.

3. Экспериментально установлены размеры кольцевых канавок и шаг между ними для различных углов наклона рабочей поверхности матрицы и толщины стенки трубчатой заготовки, использование которых оптимально для рассматриваемого процесса. Построенные уравнения регрессии для определения размеров матрицы после проведения ряда экспериментов показали свою адекватность.

4. Предложенная методика теоретического расчета показала хорошее качественное схождение с экспериментальными данными при углах, а = 10°-^20°. Расхождение в угле, ограничивающем эффективность предложенной матрицы, составило 2°. Моделирование также показало хорошую сходимость к экспериментальным данным, расхождение в угле составило 1,5 расхождение по силе деформирования до 13% на углах а= 10°-20°.

5. Разработанная методика проектирования матрицы, технологического процесса и штампа для обжима в матрице с кольцевыми канавками позволяет снизить силу при деформировании (более 30%), повысить коэффициент обжима (более 11%) и увеличить производительность обжима.

6. Способ интенсификации по форме инструмента можно применять для других технологических процессов, в том числе раздачи и вытяжки, в которых значительно влияние сил трения на предельную степень формоизменения.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Ю.А. Анализ обжима полых цилиндрических заготовок конической матрицей // Сб. трудов МВТУ Машины и технология обработки металлов давлением. -1955.-№ 42. — С. 111−118.
  2. Ю.А. Исследование обжима полых цилиндрических заготовок // Инженерные методы расчета процессов обработки давлением: Сб. науч. трудов. М.: Машгиз, — 1957. — С. 167−196.
  3. Ю.А. Об определении наибольшей степени деформации при обжиме пустотелых цилиндрических заготовок в конической матрице // Кузнечно- штамповочное производство. 1966. — № 11. — С. 19−22.
  4. Ю.А. Холодная штамповка. Формоизменяющие операции. -Ростов-на-Дону: РГУ, 1984. 288 с.
  5. Ю.А., Аверкиев А. Ю. Технологии холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1989. — 304 с.
  6. Н.П., Кривицкий Б. А. Анализ условий устойчивости тонкостенных заготовок при обжиме в конической матрице // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. — 1980. —№ 1. — С. 96−100.
  7. Ю.П., Маркова Е. В., Грановский Ю. В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. — 279 с.
  8. A.A. Устойчивость заготовки в формоизменяющих операциях листовой штамповки. Рига: Зинатне, 1978. —127 с.
  9. Н.В., Лишний А. И., Стебунов С. А. Эффективность применения моделирования для разработки технологии штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. -№ 5.-С. 39−44.
  10. A.A. Механические свойства и модели разрушении металлов: Учебное пособие для ВУЗов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. — 239 с.
  11. П.Богатов A.A., Мижирицкий О. И., Смирнов C.B. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. — 144 с.
  12. В.И. Разработка метода определения возможностей формоизменения и исследование основных направлений интенсификации операций листовой штамповки, ограничиваемые условиями разрушения: Автореф. дис.. докт. техн. наук: 05.02.08.-М., 1983. 38 с.
  13. М.Н. Штамповка деталей из трубчатых заготовок. М.: Машгиз, 1960. -190 с.
  14. М.Н., Пашкевич А. Г., Каширин М. Ф. Предотвращение гофрообразования при обжиме тонкостенных цилиндрических оболочек // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением.2001. -№ 1-С. 18−19.
  15. М.Н., Попов О. В. Интенсификация процессов холодной штамповки.I1. М.: МДНТП, 1958.-165 с.
  16. ГОСТ 1497–61. Методы испытания на растяжение. М.: Изд-во стандартов, 1962.-28 с.
  17. ГОСТ 4784–97. Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые. Марки. -М.: Изд-во стандартов, 2000. 18 с.
  18. В.А. Проектирование процессов толстолистовой штамповки на основе прогнозирования технологических отказов М.: Машиностроение-1,2002.- 186 с.
  19. С.А., Бочаров Ю. А., Суворов А. П. Совмещение операций обжима и раздачи // Известия вузов. Машиностроение 1992. -№ 10−12. — С.106−110.
  20. С.А., Разработка процессов и методов проектирования листовой штамповки деталей из трубных заготовок: Дис.. док. техн. наук: 05.03.05. -М., 1998.-425 с.
  21. Ершов В. И, Глазков В. И, Каширин М. Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. — М.: Машиностроение, 1990.-312 с.
  22. Интенсификация, процесса обжима полых цилиндрических заготовок / А. Г. Пашкевич, В. И. Глазков, В. И. Ершов и др. // Кузнечно-штамповочное производство. 1976. — № 3. — С.36−39.
  23. А. Н. Механико-математическое моделирование формообразующих операций в процессах изготовления изделий из трубчатых заготовок : — Ростов на Дону : — 2004. 270 с.
  24. И.П., Чудин В. Н., Мозгов В. А. К расчету технологических параметров обжима трубы с нагревом // Кузнечно-штамповочное производство. 1980. -№ 1.- С. 20−21.
  25. Н.П., Чудин В.И, Мозлов В. А. К расчету технологических параметров обжима трубы с нагревом // Кузнечно-штамповочное производство: 1980. — № 1. — С.20−21.
  26. Ю.Г., Перфилов В. И., Петров П. А. Сопротивление деформации и. пластичность металлов при обработке давлением — М.: МГТУ МАМИ, 2005.-113 с.
  27. Ковка и штамповка: Справочник: В 4 т. / Под ред. Е. И. Семенова М.: Машиностроение, 1987. — Т.4, — 544 с.
  28. Колмогоров B. JL Механика обработки металлов давлением: Учеб. для вузов. -Екатеринбург: Уральский Государственный Технический^ Университет УПИ, 2001.-831 с.
  29. B.JI. Напряжения, деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970.-230 с.
  30. В.JI. Численное моделирование больших пластических деформаций и разрушения металлов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. — 2003. — № 2. С. 4−16.
  31. Компьютерное моделирование процессов листовой штамповки на основе деформационной теории пластичности / Е. Куллиг, И. Бруммунд, Г. Ландграф, Ф. Ульбрихт // Кузнечно-штамповочное производство. 1997. -№ 3.1. С. 13−16.
  32. В.А. Теоретический расчет силы при обжиме в профилированной матрице // Наука и образование: электронное научнотехническое издание. 2011. — № 9 Электронный ресурс. URL: http://technomag.edu.ru/doc/215 636.html (дата1 обращения: 10.10.2011).
  33. В.А. Интенсификация процесса обжима посредством выбора геометрии поверхности контакта заготовки с матрицей // Заготовительные производства в машиностроении. 2011. — № 6. — С. 15−18.
  34. В.А. Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных данных при исследовании процесса обжима в матрице с кольцевыми канавками // Известия вузов. Машиностроение. — 2011. — № 6. —С. 10—12.
  35. В. М. Разработка и исследование высокоэффективных процессов деформирования обжимом тонкостенных трубных заготовок: Дисс.. канд. техн. наук. М., 2004. — 160 с.
  36. Любвин В. И. Обработка металлов- радиальным обжатием. М: Машиностроение, 1955. — 248 с.
  37. .Н., Иванов Ю. Л., Сапожников В. М. и др.- Под ред. Б. Н. Марьина. Интенсификация формообразования деталей из трубчатых заготовок.- М.: Машиностроение, 1996. 168 с.
  38. Э.Л. Справочник по холодной штамповке оболочковых деталей(3-е изд., лерераб. и доп.). — М.: Машиностроение, 2003. — 288 с.
  39. Э.Л. Холодная штамповка днищ. — М.: Машиностроение, 1974.— 186 с.
  40. В.Т. Планирование: эксперимента при исследовании технологических процессов--М.: Машиностроение, 1981. — 184 с.
  41. Р. И. Идеальные процессы обжима и раздачи толстостенных трубных заготовок // Кузнечно штамповочное производство. Обработка' материалов давлением. -2010.-№ 6. — С.23−29.1'' I ' ¦ i
  42. Р. И. Моделирование процесса- обжима тонкостенной трубной заготовки сферическими матрицами. // Кузнечно штамповочное производство. Обработка материалов давлением. — 2007. — № 11. — С. 32−38-
  43. Новик- Ф.С., Арсов Я: Б. Оптимизация процессов технологии, металлов методами? планирования экспериментов: М.: Машиностроение -Техника, 1980.-304 с.
  44. Новый политехнический словарь / Гл. ред. АЛО. Ишинский. М.: Большая Российская Энциклопедия, 2000. — 671 с.
  45. А.Г., Орехов A.B. Гофрообразование при обжиме тонкостенных оболоче осевым усилием деформирования // Известия вузов. Машиностроение. -1979- № 10. — С. 122−126.
  46. Пластичность и разрушение / Под ред. В. JL Колмогорова. — М.: Металлургия, 1977.-336 с.
  47. Е.А. Использование трубной заготовки вместо листовой // Новые процессы обработки металлов давлением. (М.).-1962. С. 144−150.
  48. Е.А. Основы теории листовой штамповки М.: Машиностроение, 1968. -283 с.
  49. Попов- Е.А., Оцхели В. Н. Анализ напряженно-деформированного состояния при обжиме трубных заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. -1972. — №ь5 С.17−19 .
  50. Попов, И. П. Разработка процессов листовой штамповки и методов их проектирования для деталей с заданными размерами по толщине: Дис.. док. техн. наук: 05.03.05. М., 1994. — 447 с.
  51. О.В. Изготовление цельноштампованных тонкостенных, деталей переменного сечения. М.: Машиностроение, 1974. — 120 с.
  52. О.В. Основы методики теоретического анализа формоизменяющих операций при штамповке деталей, из труб с местным нагревом^ // Кузнечно-штамповочное производство. -1971. -№ 6. С. 14−18.
  53. Попов 0: В., Ершов В. И. Изготовление цельноштампованных ниппелей для разъемных соединений, трубопроводов" // Труды МАТИ. -1966. —№ 65. -С.130−145.
  54. Попов О. В. Основы методики теоретического анализа при штамповке деталей из труб с применением’термической" и силовой интенсификации // Кузнечно-штамповочное производство: 1971. — № 6 — С. 14−17.
  55. Предельные значения коэффициентов обжима глубоких конических деталей / Э. Л. Мельников, М:3. Фомин, B.C. Головин и др.// Кузнечно-штамповочное производство. -1983. № Z — С.21−22.
  56. Предотвращение гофрообразования при обжиме тонкостенных цилиндрических оболочек / М. Н. Горбунов, А. Г. Пашкевич, М. Ф. Каширин и др. // Кузнечно-штамповочное производство. -1977. № 1. — С. 18−20.
  57. ЖП., Ренне Т. И. Об одной форме потери устойчивости при обжиме тонкостенных- труб из сильно нагартованного металла, // Технология машиностроения- Тула-: издательство ТПИ| 1970: Вын- 9. — С. 22−25.
  58. В.П. Справочник по- холодно®- штамповке: JI: Машиностроение, 1979. — - 520 е. .
  59. Л.И. Справочник конструктора: М!: Машиностроение, 1988: -496 с.
  60. Сапожников ВМ-, Марьине: Б-Н1,. Попов O.B. Интенсификация? технологических- процессов формообразования деталей из труб: — М-:. Машиностроение, 1995. 176 с.
  61. Л. Применение метода конечных элементов. — М.: Мир, 1979.-392 с.
  62. Сизова И-А. Обжим с утонением трубчатых заготовок: Дис.. канд. техн. наук: 05:03.05 —Mi, 2003. 1601с.
  63. Смирнов-Аляев Г. А. Механические основы пластической обработки металлов- -Л.: Машиностроение, 1968.-272 с.
  64. Смирнов-Аляев Г. А., Чикидовский В. П-. Экспериментальные исследования в обработке металлов давлением. Л.: Машиностроение, 1972. — 360 с.
  65. A.A. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. -М.: Машиностроение, 1981. 184 с.
  66. М.В., Попов Е. А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1971. -423 с.
  67. Теория ковки и штамповки / Под ред. Е. П. Унксова, А. Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1992. — 720 с.
  68. В.Н. Обжим полых цилиндрических заготовок. -М.: Машгиз, 1957.-24с.
  69. А. А. Формообразование фланцев и утолщений на осесимметричных трубчатых заготовках: Дис.. канд. техн. Наук: 05.03.05. -Тула, 2002. 120 с.
  70. В.Д. Изменение толщины трубчатых заготовок при обжиме и раздаче // Сб. трудов МВТУ. 1964. — № 111. — Машины и технология обработки металлов давлением. — С. 170−179 .
  71. Экспериментальные исследования формоизменения стальных труб E.H. Сосенушкин, В. Н. Климов, Е. А. Яновска, Е. А. Кутышкина // Кузнечно -штамповочное производство. Обработка материалов давлением. -2010. № 6. -С. 39−43.
  72. ASM Handbook, Metalworking: Sheet Forming: ASM INTERNATIONAL, 1996. -V.14B — 2110 c.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!