Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Моделирование процессов прошивки с целью повышения эффективности производства полых трубных заготовок

Диссертация: Моделирование процессов прошивки с целью повышения эффективности производства полых трубных заготовок
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработана методика расчета усилия для исследуемых схем прошивки. Определены размеры и форма недеформируемой зоны, возникающей под торцем сплошного и полого пуансона в процессе прошивки: при прошивке сплошным — конус с углом в основании 68 градусов, при прошивке полым 2 конуса с углом при основании 72 градуса. Проведено экспериментальное исследование усилия на пуансон с целью проверки… Читать ещё >

Моделирование процессов прошивки с целью повышения эффективности производства полых трубных заготовок (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Аналитический обзор литературы
    • 1. 1. Анализ технологии производства бесшовных труб
    • 1. 2. Обзор исследований в области получения полых заготовок прошивкой
    • 1. 3. Программы компьютерного моделирования и их применение для решения задач обработки металлов давлением
    • 1. 4. Выводы по главе
  • Глава 2. Методика исследования схем прошивки
    • 2. 1. Алгоритм исследования и анализа схем прошивки
    • 2. 2. Применяемые на этапах исследования программные средства
    • 2. 3. Выводы по главе
  • Глава 3. Компьютерное моделирование процессов прошивки
    • 3. 1. Моделирование в среде DeForm 3D
    • 3. 2. Моделирование в среде QForm 2D
    • 3. 3. Расход металла и энергии при прошивке
    • 3. 4. Выводы по главе
  • Глава 4. Экспериментальное исследование процессов прошивки на прессе
    • 4. 1. Установка и инструмент для проведения экспериментальных исследований
    • 4. 2. Результаты экспериментальных исследований
    • 4. 3. Выводы по главе
  • Глава 5. Математическое моделирование процесса прошивки методом жестких блоков и оценка устойчивости прошивного инструмента
    • 5. 1. Методика расчета усилия прошивки на прессе
    • 5. 2. Результаты математического моделирования процессов прошивки с помощью метода жестких блоков
    • 5. 3. Сравнение результатов моделирования прошивки свинцовых заготовок
    • 5. 4. Оценка устойчивости пуансонов при прошивке на прессе
    • 5. 5. Экспериментальное исследование процесса прошивки заготовок полой оправкой на двухвалковом стане поперечно — винтовой прокатки
    • 5. 6. Выводы по главе

Важнейшей задачей при изготовлении бесшовных труб является получение прошивкой из исходной сплошной заготовки высококачественной гильзы, обеспечивающей в дальнейшем качество готовой продукции по точности геометрических размеров, в том числе разностенности, а также определяет необходимость применения вспомогательных операций таких как зачистка дефектов, сверление, зацентровка и других, которые ведут к повышенному расходу металла и увеличению затрат на производство, в том числе энергетических.

В настоящее время развитие технологий производства бесшовных труб связано с применением исходной непрерывнолитой заготовки. Преимуществом таких технологий является сокращение числа операций обработки по сравнению с производством из слитков и связанного с этим уменьшения затрат. Однако наличие центральной дефектной зоны непрерывнолитой заготовки требует ее удаления для обеспечения качества получаемых труб. Удаление центральной дефектной зоны может осуществляться различными способами.

По одной из применяемых в настоящее время схем производства бесшовных труб исходная непрерывнолитая заготовка обтачивается, сверлится, нагревается, экспандируется и прессуется. При этом операция сверления, посредством которой удаляется дефектная зона, является трудоемкой, осуществляется на специальных станках и ведет к повышенному расходу металла. Одним из направлений совершенствования технологии производства является замена операций сверления и экспандирования операцией прошивки.

Поэтому исследование процессов прошивки заготовок является актуальной научно-технической задачей. Разнообразие применяемых и возможных способов прошивки заготовок предопределяет использование для их исследования методов физического и математического моделирования, современных вычислительных систем.

В работе исследуется процесс прошивки трубных заготовок полым пуансоном. Показано что усилие прошивки полым пуансоном по сравнению со сплошным ниже (в условиях проведенных экспериментов на 8−10%). Устойчивость полого пуансона выше по сравнению с традиционно используемым сплошным пуансоном, что способствует уменьшению разностенности получаемых гильз. Отходы при прошивке могут быть использованы для дальнейшей обработки давлением. Внутрь пуансона затекает центральная зона. При прошивке непрерывнолитой заготовка, имеющей центральную пористость и загрязнения, эти дефекты будут удалены.

Основные результаты и выводы по работе.

1. На основе проведенного аналитического обзора литературы выбраны методы моделирования и разработан алгоритм исследования и анализа схем прошивки заготовок по критериям: усилие на инструмент, неравномерность деформации, устойчивость инструмента, определяющая качество продукции, термостойкость инструмента, дефекты получаемый гильзы, форма и вид отходов.

2. Разработана методика расчета усилия для исследуемых схем прошивки. Определены размеры и форма недеформируемой зоны, возникающей под торцем сплошного и полого пуансона в процессе прошивки: при прошивке сплошным — конус с углом в основании 68 градусов, при прошивке полым 2 конуса с углом при основании 72 градуса. Проведено экспериментальное исследование усилия на пуансон с целью проверки достоверности полученных математических моделей, отличие экспериментальных и расчетных данных составляет 10−18%.

4. Проведено физическое и математическое моделирование прошивки полыми пуансонами различной формы. Установлено влияние формы отверстия инструмента на характер течения деформируемого материала. Деформируемый материал частично затекает в отверстие полого пуансона, это позволяет удалить центральную дефектную зону непрерывнолитой заготовки.

5. По результатам математического моделирования установлено влияние технологических параметров, формы и размеров инструмента на усилие прошивки. Минимальное значение усилия соответствует прошивке полым пуансоном без кручения.

6. На основе математического моделирования проведен сравнительный анализ и оценка устойчивости инструмента при различных способах прошивки. Установлено, что изменение формы при продольном изгибе сплошного и полого пуансонов отличаются тем, что максимальное смещение полого пуансона происходит в центральной части по его длине, а у сплошного — ближе к рабочему торцу, поэтому смещение рабочего торца полого пуансона меньше по сравнению со сплошным, что приводит к снижению разностенности получаемой заготовки. Разработаны рекомендации по проектированию инструмента: при соотношениях наружного диаметра пуансона к диаметру контейнера 1/(2,5−3) и внутреннего диаметра пуансона к наружному 2/3 центральная зона заготовки практически полностью затекает в отверстие прошивного инструмента, а применение пуансона с сужением диаметра внутреннего отверстия обеспечит более полную проработку металла центральной дефектной зоны.

7. На основе проведенных исследований предложены рекомендации по совершенствованию процессов прошивки. Возможность использования выдры, получаемой при прошивке полым пуансоном, позволит снизить расходный коэффициент металла, по сравнению с применением сверления и экспандирования, когда центральная часть заготовки удаляется в стружку. Энергия, затрачиваемая на производство одной гильзы из стальной заготовки (Ст 20) диаметром 340 мм и высотой 700 мм при прошивке полым пуансоном, составляет 595 кДж, а при сверлении и экспандировании в сумме — 805 кДж. Предложены схемы прошивки заготовок на прессе полым пуансоном и в трехвалковом стане полой оправкой.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Технология трубного производства: Учебник для вузов / В. Н. Данченко,
  2. A.П. Коликов, Б. А. Романцев, С. В. Самусев. М.: Интермет инжиниринг, 2002. -640 е.: ил.
  3. В.Г. Зимовец. Современное производство стальных труб. Волжский, -1998 -516 с.
  4. Совершенствование производства стальных труб. Зимовец В. Г., Кузнецов
  5. B.Ю. /Под ред. Проф. Док. Техн. Наук А. П. Коликова М.: МИСИС, 1996. 480 с.
  6. B.JI. Экспериментальное исследование процесса кузнечной прошивки. НметАУ Металлургическая и горнорудная промышленность, 2002.
  7. Исследование процесса прошивки слитка иглами при прессовании многоканальных профилей. Павлов В. В., Касаткин Н. Н., Белов В. Г. -Итенсификация производства прессованных изделий, сборник статей ВИЛС, 1987.
  8. Е.Я. Автореф. Дис. На соиск. Учен. Степени канд. Техн. Наук/ Гос. Научн.-исслед. Проекта. И констр. Ин-т сплавов и обработки цветных металлов. М., 1971. 27 с.
  9. А.А., Грабарник JI.M. Прессование труб и прутков из меди и ее сплавов. М.: Металлургия, 1981. 70 с.
  10. В. Я. Осадчий, И. И. Бурнашев, Б. Д. Копытский «Обработка металлов давлением». М., изд. ВЗМИ, 1979(ВЗМИ. Сб. № 8), с. 104−109.
  11. В.И. «Прикладная механика», 1973, т. IX, № 12, с.64−70.
  12. В.И., Каплунов Б. Г. «Прикладная механика», 1973, т. XIV, № 5, с. 17−24.
  13. Напряженно-деформированное состояние при выдавливании ступенчатого отверстия в полых цилиндрических заготовках. A.M. Дмитриев, A. JI. Воронцов. // Производство проката № 3,2003. с. 25−26.
  14. В. Я. Осадчий, А. Л. Воронцов, И. И. Безносиков. Теория и расчеты технологических параметров штамповки выдавливанием. М.: МГАПИ, 2001. 307 с.
  15. Технология трубного производства. Потапов И. Н., Коликов А. П., Друян В. М. Учебник для вузов. М.: Металлургия, 1991. 424 с.
  16. Оценка прочности игл при горячем прессовании труб. А. Г. Ляльков, И. И. Лубе. М. И. Медведев, Н. А. Беспалова, Т. Л. Карасик. Сталь. № 6. 2005. с. 96−100.
  17. Д.Л., Чхартишвили И. В. Исследование колебаний стержня стан поперечно винтовой прокатки. В сб. Сообщения академии наук ГССР, т.88, № 1,1977, С. 145.148.
  18. Л.Н., Жордания И. С., Адамия Р. Ш. и др. Экспериментальное исследование разностенности при прошивке. В сб. Трудов Имет АН ГССР прокатное и трубопрокатное производство, т.50, № 3,1968, С. 87.91.
  19. С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М., Наука, 1971, с. 56.59.
  20. К.Ф. Устойчивость равновесия стержней с точки зрения математической теории упругости. Доклады АН СССР, № 119, 5.
  21. .А., Ханин С. Е. Сопротивление материалов в примерах и задачах. Харьков, ХГУ, 1965.
  22. А. Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.
  23. А.Л. Теория штамповки выдавливанием. М.: Машиностроение -1,2004 г. 722 с.
  24. Холодная объемная штамповка. Справочник / Под ред. Г. А. Навроцкого. М.: Машиностроение. 1973.496 с.
  25. И.Ф. Геометрия рабочего инструмента для холодного выдавливания металлов. М.: Машиностроитель. 1966. № 2. С. 5−7.
  26. Л.В. Холодное выдавливание тонкостенных изделий// Новые исследования в области кузнечной технологии. ЦНИИТМАШ. Кн. 32. М.: Машгиз. 1950. С. 87−96.
  27. Ф. Научно исследовательские работы в области холодной штамповки металлов выдавливанием// Современное состояние кузнечно-штамповочного производства. М.: Машгиз. 1961. С. 312−335.
  28. Г. Д. Холодное выдавливание стальных деталей. М.: Машгиз. 1963. 188 с.
  29. Д. Холодное прессование металлов. М.: Машиностроение. 1968.148 с.
  30. Л.Б., Моисеев Е. Ф., Рене И. П., Татаринов П. И. Холодное выдавливание цилиндрических деталей из малоуглеродистой стали// Кузнечно-штамповочное производство. 1977. № 9. С. 14−16.
  31. А.Д. Теория пластического деформирования металлов. М.: Металлургия. 1972. 408 с.
  32. Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение. 1977. 423 с.
  33. А.с. № 1 263 418 (СССР). Инструментальный узел к штампам, преимущественно для выдавливания/ А. Л. Воронцов. Опубл. 15.10.86. Бюл. № 38.
  34. И. И., Разработка технологических и конструктивных параметров пресса для прошивки слитков полым пуансоном. Автореферат дисс. на соиск. уч. ст. к.т.н., М.: ВЗМИ, 1983 г.
  35. А. с. № 1 622 070 (СССР). Способ изготовления полых цилиндрических деталей / А. М. Дмитриев, Д. А. Дмитренко, В. М. Гришин, В А. Луговой, А. Ю. Киреев. Опубл. 23.01.91. Бюл. № 3.
  36. Прессование тяжелых цветных металлов и сплавов. Ю. Ф Шевакин, Л. М. Грабарник, А. А. Нагайцев. М.: Металлургия, 1987. 246 с.
  37. Ю.Ф., Рытиков A.M. Повышение эффективности производства труб из цветных металлов. М.: Металлургия, 1978. 272 с.
  38. А.с. 668 735 (СССР) / Грабарник Л. М., Бондарев Л. А., Митрофанов Б. Н. и др. Опубл. В Б.И., 1979, № 23, с. 24.
  39. А.А., Вайнпресс JI.B. Повышение работоспособности и совершенствование технологии изготовления прессового инструмента на заводах по обработке цветных металлов. М.: Цветметинформация, 1982. 51 с.
  40. Ю.Ф., Рытиков A.M., Сейдалиев Ф. С. Производство труб из цветных металлов. М.: Металлургиздат, 1963. 356 с.
  41. Л. В. Прессование стали и тугоплавких сплавов. М.: Машиностроение, 1969. 244 с.
  42. В. Джонсон, X. Кудо. Механика процесса выдавливания металла. М.: Металлургия, 1965. 175 с.
  43. Н.В. Биба, С. А. Стебунов. Применение программы QFORM 2D/3D для разработки малоотходной технологии штамповки. Сучасш проблемы металурги. Науков1 BicTi. Том 5. Пластична деформащя метал1 В. Дншропетровськ: «Системы технологи», 2002 — с. 37 — 45.
  44. С.В. Ершов. Точность метода конечных элементов и факторы, ее определяющие. Сучасш проблемы металурги. Науков1 вють Том 5. Пластична деформащя металiB. Дншропетровськ: «Системш технологи», 2002 — с. 37 — 45.
  45. A.M. Дмитриев, А. Л. Воронцов. Анализ решений, выполненных методом конечных элементов. Производство проката № 4. 2004. с.3−11.
  46. Flitta /., Sheppard Т. On the Mechanics of Friction Duringthe Extrusion Process // 7 International aluminum extrusiontechnology seminar. Chicago, Illinois. May, 2000. P. 197—203.
  47. Bandar A. R., Negvesky ?., Misiolek W. Z, Kazanowskij*. Physical and Numerical Modeling of Billet Upsetting// 7 International aluminum extrusion technology seminar. Chicago, Illinois. May, 2000. P. 159—166.
  48. Thackray R., Dashwood R., McShane H. Simulation ofthe Effect of Tooling and Billet Condition on Bulk and Surface Metall Flow during Extrusion // 7 International aluminum extrusion technology seminar. Chicago, Illinois. May, 2000. P. 213−223.
  49. Flitta I., Sheppard T. Investigation of friction during theextrusion of AJ-alloys using FEM simulation // The 5th International Esaform Conference of Material Forming. Krakow, Poland. April, 2002. P. 435—438.
  50. Е. Н., Щерба В. Н., Чумаченко С. Е., Суханова А. В. Применение имитационной компьютерной модели течения металла для расчетапараметров прессования. // Металлургия, 1998. № 10. С. 31—33.
  51. I. A., Mueller К. В. Overview of various pending methods dicectly after extrusion process // The 5 International Esaform Conference of Material Forming. Krakow, Poland. April, 2002. P. 443-^146.
  52. Koop R., Mueller K., Jao Ch. Visoplastische und numerische Erfassung des Materialflusses beim direkten Strangpressen. Aluminium, 1998. Part I. № ½, Part II. № 4. S. 248−255.
  53. И.Я., Поздеев А. А., Ганаго О. А. Деформация и усилия при обработке металлов давлением. М.:Машгиз, 1959.
  54. А.А. Прикладная математика и механика. 11.1947, с. 399.
  55. Kudo Н. Soseigaki (Theory of plasticity), Morikita Shuppan, Tokyo (1968) (J).
  56. Johnson W. and Mellor P.B. Engineering Plasticity, Van Nostrand Reinhold, London (1977).
  57. .В. Механика сплошных сред (теоретические основы обработки давлением композитных материалов). 1999. М.:МИСиС. 321 с.
  58. Ю. А. Теория обработки металлов давлением. Метод верхней оценки и его применение при решении задач обработки металлов давлением. Ростов-на-Дону, 1977 (РИСХМ).
  59. Ю. А. Алюшин, В. В. Ерастов, В. В. Барыльников. О возможности уточнения полей скоростей в методе верней оценки.
  60. A. JI. Воронцов. Теорема о верхней оценке при схематизации очага пластической деформации с разрывами в нормальных составляющих скоростей течения. // Производство проката № 5. 2002.
  61. П.К. Теория поперечно-винтовой прокатки. М.: Металлургия. 1971.457 с.
  62. УТВЕРЖДАЮ" Проректор по на1. АКТпередачи научно-технической инфор для использования в учебном продевипаленко М.М.,
  63. Файлы с описанием методики расчета и программу расчета усилия прошивки по методу жестких блоков.
  64. Файлы с примерами геометрических моделей прошивного инструмента и заготовок и данные для ввода исходной информации в САПР для расчетов деформирования и расчетов инструмента с помощью моделирования методом конечных элементов-
  65. Файлы данных, презентации и плакаты с примерами результатов математического моделирования операций прошивки.
  66. Файлы данных результатов расчета на устойчивость при продольном изгибе сплошного и полого пуансонов в САПР.
  67. Ответственными за прием и хранение материалов на кафедре ТиОТП назначены доц. Ефремов Д. Б., доц. Данилин В.Н.
  68. Пользователи обязуются при использовании данных материалов в договорных НИР рассматривать вопрос о материальном вознаграждении Разработчиков в рамках отдельных договоров.
  69. От Пользователей Зам. зав. кафе^ордОТП. проф., 1. От Разработчиков Аспирант1. М. М. Скрипаленкод.т.н., проф., д.т.н. Романцев Б.А.
  70. С.П. Галкин ст. преп. Т.Ю.Сидорова
  71. Утверждаю" Прорею^щло научной
  72. Утверждаю" Директор по конструкторской1. ИЧЕСКИЙАК
  73. Об использовании разработок ГТУ МЙСиС на тему: «Моделирование процессов прошивки с целью повышения эффективности производства полыхтрубных заготовок»
  74. Показана возможность снижения энергозатрат и расхода материала при прошивке заготовок полым пуансоном по сравнению с существующей технологией, в которой применяются операции сверления и экспандирования полой заготовки на прессе.
  75. Разработана инженерная методика оценки усилия при прошивке заготовок шлошным и полым пуансоном.
  76. Разработана методика оценки устойчивости пуансонов (сплошного и юлого) в процессе прошивки, с помощью которой можно определить форму ютери устойчивости сплошного и полого пуансона при прошивке.
  77. Предложены схемы прошивки заготовок с применением полопуи полой шравки при прошивке на прессе и трехвалковом стане винтовой прокатки ^ответственно.
  78. Результаты исследований будут использованы при разработке новых 'ехнологических схем прошивки заготовок и проектировании оборудования.1. ЛЩВсЩУЬот МИСиС1. От ОАО ЭЗТМ
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!