Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка технологий обработки длинномерных заготовок на основе пластического кручения

Диссертация: Разработка технологий обработки длинномерных заготовок на основе пластического кручения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Интенсивное внедрение в производство технологий механо термической обработки (МТО) требует их непрерывного совершенствования. Поэтому традиционно применяемые в МТО виды механических обработок (обжим и прокатка) следовало бы заменить в некоторых случаях на пластическое кручение, осадку или их сочетание, которые будут более эффективными, в особенности при обработке длинномерных цилиндрических… Читать ещё >

Разработка технологий обработки длинномерных заготовок на основе пластического кручения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования
    • 1. 1. Пластическое кручение как технологическая задача в обработке металлов давлением
    • 1. 2. Кручение при немонотонных процессах деформирования цилиндрических заготовок
    • 1. 3. Технологическая оснастка для пластической обработки длинномерных цилиндрических заготовок
    • 1. 4. Выводы и задачи исследования
  • Глава 2. Пластическое деформирование цилиндрических заготовок в условиях монотонного нагружения
    • 2. 1. Напряженно — деформированное состояние при осадке (растяжении) заготовок с кручением
    • 2. 2. Устойчивость длинномерных заготовок при их осадке с кручением
    • 2. 3. Устойчивость цилиндрических заготовок при растяжении с кручением
    • 2. 4. Построение диаграмм пластичности
    • 2. 5. Выводы
  • Глава 3. Пластическое деформирование заготовок в условия немонотонного нагружения
    • 3. 1. Определение характеристик сопротивления материалов пластическому деформированию
    • 3. 2. Увеличение критической деформации удлиняемых заготовок
    • 3. 3. Реверсивное кручение круглых заготовок
    • 3. 4. Изотропное упрочнение материалов реверсивным кручением
    • 3. 5. Выводы
  • Глава 4. Разработка конструкций технологической оснастки для осадки с кручением длинномерных цилиндрических заготовок
    • 4. 1. Устройства для осадки с кручением заготовок с применением винтового механизма
    • 4. 2. Устройство для осадки с кручением заготовок с использованием гидромеханизма
    • 4. 3. Штамп двустороннего действия для осадки с кручением заготовок
    • 4. 4. Выводы

Актуальность темы

В последние десятилетия в машиностроении все шире разрабатываются и применяются наряду с совершенствованием традиционных видов обработки (вытяжка, прокатка, осадка, обжим и др.) и нетрадиционные способы пластического формоизменения заготовок с целью придания нужных эксплуатационных свойств элементам конструкций. В связи с этим такая классическая задача теории пластичности, как кручение призматических стержней, может быть успешно использовано в сочетании с осадкой для разработки новых технологий в обработке давлением. При этом пластическое кручение в условиях немонотонного нагружения может быть применено для упрочняющейся обработки многих технических сплавов, не подвергающихся по тем или иным причинам термической обработке, и для придания необходимых технологических свойств с целыо улучшения качества получаемых пластическим формоизменением поковок.

Интенсивное внедрение в производство технологий механо термической обработки (МТО) требует их непрерывного совершенствования. Поэтому традиционно применяемые в МТО виды механических обработок (обжим и прокатка) следовало бы заменить в некоторых случаях на пластическое кручение, осадку или их сочетание, которые будут более эффективными, в особенности при обработке длинномерных цилиндрических заготовок (с длиной более 2−3 их диаметра).

Для обоснования и реализации новых нетрадиционных технологий обработки давлением с использованием кручения необходимо иметь решения соответствующих задач и конструктивные разработки штамповой оснастки для пластического деформирования длинномерных цилиндрических заготовок без искривления.

Диссертационная работа выполнялась по Госбюджетной НИР кафедры «Самолетостроение» ВГТУ (Г. Б. 01.40 «Математическое моделирование процессов проектирования и изготовления самолетов») в соответствии с основными направлениями фундаментальных исследований РАН РФ по разделу технических наук — 2.3.7. «Математическое моделирование перспективных конструкций, материалов и технологий в авиации, ракетной и атомной технике, судостроении, наземном транспорте, станкостроении и приборостроении».

Цель работы: Создание технологических основ для разработки высоких технологий обработки длинномерных заготовок с применением пластического кручения.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи.

1. Определить напряженно — деформированное состояние (НДС) при осадке с кручением длинномерных цилиндрических заготовок из упрочняющегося материала в условиях монотонного нагружения.

2. Исследовать устойчивость при осадке с кручением длинномерных заготовок с целыо определения поперечных поддерживающих нагрузок.

3. Определить НДС при пластическом кручении цилиндрических заготовок при немонотонном нагружении на основе предложенной Г. Бакхаузом модели анизотропно упрочняющегося тела.

4. Разработать конструкции штамповой оснастки для реализации пластической осадки с кручением длинномерных цилиндрических заготовок без искривления.

5. Внедрить результаты исследований в промышленность и учебный процесс.

Автор защищает результаты теоретических исследований процессов осадки с кручением в условиях монотонного нагружения и немонотонного пластического кручения цилиндрических заготовокустановленные зависимости напряженнодеформированного состояния, деформирующих усилий от кинематических параметров и характеристик материаловполученные соотношения для определения поперечных поддерживающих нагрузокустановленные эффекты изотропного упрочнения металлов и увеличения критической деформации удлиняемых заготовокконструкции штамповой оснастки для осадки с кручением длинномерных заготовок без искривления, техпроцессы улучшения технологических показателей и свойств заготовок.

Научная новизна.

1. Получены соотношения для оценки напряженно-деформированного состояния и деформирующих усилий при осадке с кручением длинномерных цилиндрических заготовок с учетом упрочняемости металла.

2. На основе критерия положительности работы добавочных нагрузок исследована устойчивость при осадке с кручением длинномерных цилиндрических заготовок с учетом действия, препятствующих искривлению, поперечных нагрузок.

3. На основе модели анизотропно упрочняющегося тела Г. Бакхауза установлены эффекты увеличения критической деформации удлиняемых заготовок в циклах нагружения растяжение — кручение — растяжениекручение и т. д., а также изотропного упрочнения металлов реверсивным кручением.

4. Установлена возможность определения наследственной функции и характеризующего эффект Баушингера параметра испытанием образцов в цикле нагружения растяжение — кручение.

Практическая ценность и реализация работы.

1. Расширены технологические возможности МТО применительно к длинномерным цилиндрическим деталям (сверла, зенкеры, развертки и др.) для повышения их эксплуатационных свойств.

2. Разработанные конструкции штамповой оснастки позволят реализовать новые технологии МТО в производственных условиях.

3. Показано, что эффект изотропного упрочнения может быть использован для повышения механических характеристик металлов, которые, но тем или иным техническим причинам не подвергаются термообработке.

4. Подтверждено, что эффект увеличения критической деформации удлиняемых заготовок может быть применен для повышения пластичности материала заготовок.

5. Внедрение результатов исследований осуществлено в ФГУП ГНЦ РФ НПО «ЦНИИТМАШ» (г. Москва) и в ОАО ВАСО (г. Воронеж) при разработке технологий обработки длинномерных цилиндрических заготовок и проектировании штамповой оснастки для реализации новых технологий (ПМТО).

6. Отдельные материалы исследований используются в учебном процессе в ВГТУ при изучении курса «Технологическая механика» специальности 160 201 «Самолето-и вертолетостроение». v Методы исследований. Теоретические исследования выполнены на основе аппарата теории пластичности, теории анизотропного упрочнения Г. Бакхауза, критерия положительности работы добавочных нагрузок. Все расчеты проводились численно методом конечно — разностных соотношений с использованием ЭВМ. Опытные данные обрабатывались методами математической статистики. Эксперименты проводились с использованием современных испытательных машин и регистрирующих приборов.

Достоверность результатов исследований обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью постановки задач, применением известных математических методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов расчета с экспериментальными данными, полученными как лично автором, так и другими исследователями.

Апробации работы. Результаты исследований доложены на XXVII международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (г. Москва, 2001 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении» (г.

Воронеж, 2001 г.), на региональной научно-технической конференции.

Компьютерные технологии в промышленности и связи" (г. Воронеж, 2002 г.), на 5-й международной конференции «АКТ — 2004» (г. Воронеж, 2004 г.), на 2-й международной конференции «Механика пластического формоизменения. Технологии и оборудование ОМД» (г. Тула, 2004 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ВГТУ (г. Воронеж, 2001;2004 г. г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ (1 монография- 2 патента- 1 заявка с п. р. о выдаче патента- 10 статей). Личный вклад соискателя составляет: в /2/ - предложена принципиальная схема оснасткив /3/ и /4/ - решение задачв /5/ - основные разделы 5-й главыв /6/ -расчет основных параметров устройствав 111 — решение задачив /11/ -конструкция штампав /12/ - соотношение для составления программы испытаний.

Автор выражает глубокую благодарность кандидату технических наук доценту А. А. Воропаеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 73 наименований, 3-х приложений и включает 156 страниц машинописного текста, содержит 62 рисунка и одну таблицу. Общий объем — 160 страниц.

13. Результаты исследования НДС и устойчивости длинномерных заготовок при их осадке с кручением используются в ФГУП «ЦНИИТМАШ» при выполнении проектных работ по внедрению новых технологий ПМТО (МТО) на инструментальных заводах с целыо повышения стойкости концевых фрез, разверток и зенкеров диаметром более 16 мм.

Изготовленные штампы с винтовым механизмом внедрены на Воронежском акционерном самолетостроительном обществе для разработки новой технологии ПМТО с целью повышения стойкости двусторонних концевых фрез диаметром 16 мм из стали 9ХС. Годовой экономический эффект от внедрения разработанной технологии составил 93 тыс. руб. по сравнению с базовым вариантом.

14. Решения задачи о немонотонном пластическом кручении включены в рабочую программу по учебной дисциплине «Технологическая механика» для студентов специальности 160 201 «Самолето — и вертолетостроение». Изучение студентами теории пластического формоизменения, основанной на модели анизотропно — упрочняющегося тела Г. Бакхауза позволит повысить уровень подготовки инженеров в области авиастроения.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Сен Венан. Мемуары о кручении призм. Мемуар об изгибе призм //М.: 1961.252 с.
  2. Boussinesq I. Application des potentieles. Memories de la Sosiete des Sciences de l’Agriculture et des Arts de Lille. Donel, 1885.
  3. Prandtl L. Eain neue Darstellungen der Torsionsspannungen bei prismatischen Staben von beliebiegen Querschnitt, Deutsch. — Math. Ver., 13, 1904.
  4. II. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости // М.: Изд. АН СССР, 1954. 850 с.
  5. Н. X., Абрамян Б. А. Кручение упругих тел // М.: Физматгиз, 1963. 750 с.
  6. Н. II. Прикладная теория пластичности и ползучести // М.: Машиностроение, 1975. 400 с.
  7. JI. М. Основы теории пластичности // М.: Изд. Наука, 1969.420 с.
  8. В. А. Оценка деформируемости при обработке металлов давлением // Киев: Вища школа, 1983. 175 с.
  9. ГОСТ 3565–80. Металлы. Методы испытаний на кручение // М.1980.
  10. П. Основы технологической механики // Расчеты на прочность. М.: Машиностроение, 1920. Вып. 15. С. 130−166.
  11. Г. Д. Технологическая механика // М.: Машиностроение, 1976.180 с.
  12. Теория ковки и штамповки. Под общей редакцией Унксова Е. П., Овчинникова А. Г. // М.: Машиностроение, 1992. 720 с.
  13. С. П., Картан Б. Р., Леванов Л. И. Усилия, моменты и давления при осадке с кручением // Кузнечно штамповочное производство, 1975. Л"9. С. 8−9.
  14. Л. Н. Технологическая эффективность осадки и штамповки с активным действием сил трения // Кузнечно — штамповочное производство, 1995. № 2. С. 6−8.
  15. О. А., Субич В. И., Степанов Б. А. и др. Исследование процессов осадки с кручением тонкого слоя // Изв. Вузов. Машиностроение, 1980. № 6. С. 110−113.
  16. В. Н., Ганаго О. А., Степанов Б. А. и др. Штамповка поковок тонкостенных дисков осадкой вращающимся инструментом // Кузнечно — штамповочное производство, 1981. № 6. С. 31 32.
  17. В. Н., Ганаго О. А., Степанов Б. А. и др. Пластическое течение тонкого слоя при сжатии с одновременным сдвигом // Изв. вузов. Машиностроение, 1981. № 1. С. 122- 126.
  18. Д. В., Амрахов И. Г., Воропаев А. А., Хван А. Д. Технологические задачи пластического кручения // Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 2001. 160 с.
  19. . И. Большие упругонластические деформации материалов при высоком давлении //Киев: Наукова думка, 1987. 231 с.
  20. В. Л. К формулировке закона деформационного упрочнения // Изв. Ан СССР. Механика твердого тела, 1971. № 6. С. 146 150.
  21. Baltov A., Sawchuk A. A rule of anisotropic harolening // Acta Mechanica, 1965. Vol. 1. № 2. P. 81−92.
  22. Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом // Изв. АН СССР. Механика твердого тела, 1976. № 6. С. 12 129.
  23. Д. В. Повышение эффективности в обработке металлов давлением // Воронеж, Воронеж: Изд-во Воронежского государственного университета, 1995. 224 с.
  24. Г. Б. Исследование эффекта Баушингера// Изв. ЛИ СССР. Механика и машиностроение, 1964. № 6. С. 131 — 137.
  25. Л. С. Устойчивость деформируемых систем // М.: Наука, 1967. 984 с.
  26. Л. Л. Пластичность //М.: Изд. АН СССР, 1963. 271 с.
  27. М. JI. Термомеханическая обработка металлов и сплавов // М.: Металлургия, 1968. Т. 2. 489 с.
  28. А. Д., Баранников С. А. Устройство для сжатия длинномерных цилиндрических заготовок // Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении. Труды 2-й Всероссийской научно — технической конференции. Воронеж, 2001. Ч. 1.С. 142- 145.
  29. Д. В. Устойчивость при пластической осадке длинномерной цилиндрической заготовки // Техника машиностроения, 1998. № 3. С. 40 41.
  30. Г. Д., Хван Д. В., Балакирев А. II. Об устойчивости пластического растяжения анизитропно упрочняющихся тел // Изв. вузов. Машиностроение, 1983. № 7. С. 8 9.
  31. В. И. Сопротивление материалов // М.: Наука, 1986. 512 с.
  32. Д. В. Изотропное упрочнение начально изотропных металлов //Изв. АН СССР. Металлы, 1992. № 1. С. 171 — 175.
  33. Г. Б. Исследование эффекта Баушингера // Изв. АН СССР. Механика и машиностроение, 1964. № 6. С. 131 137.
  34. ГОСТ 1497 84. Металлы. Методы испытаний на растяжение // М.: 1984. Введен с 01.02.88 г.
  35. А. Ю. Общая теория пластичности с линейным упрочнением // Украинский математический журнал, 1954. Т. 6. № 3. С^ 314 -325.
  36. Д. В. Анизотропное упрочнение при немонотонном деформировании// Изв. вузов. Черная металлургия, 1993. № 7. С. 33 36.
  37. Г. Б. Анализ экспериментальных данных по эффекту Баушингера и их теоретическое истолкование // Инженерный журнал. МТТ, 1966. № 2. С. 108−113.
  38. Backhaus G. Plastic deformation in Form of Strain Trajectories of Constant Curvature Theory and Comparison with Experimental Results // Acta Mechanica, 1979. 34. P. 193−204.
  39. Backhaus G. Constitutive Equations for the Plastic Bekaviour of Metals and the Influence of the Deformation Induced Rotation // Acta Mechanica, 1981. № 41. P. 73−83.
  40. А. Д., Пустовалов С. В. растяжение тонкостенной трубки после ее закручивания // XXVII Гагаринские чтения. Тезисы докладов Международной молодежной конференции. М.: Изд. «ЛАТМЭС», 2001. Т. 2. 177 с.
  41. В. И., Воропаев А. А., Хван А. Д. Критическая деформация стержней при немонотонном нагружении // Новые материалы и технологии НМТ 2000. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции. 24 — 25 октября. М.: 2000. С. 63 — 64.
  42. Ю. А. Рябцев В. А., Хван А. Д. Устройство для получения больших продольных деформаций // Изобретатели — машиностроению, 2000. № 3. С. 40.
  43. А. Д., Воропаев А. А., Хван Д. В. Увеличение критической деформации удлиняемых цилиндрических заготовок // Кузнечно -штамповочное производство. Обработка материалов давлением, 2002. № 8. С. 13 16.
  44. В. И., Хван Л. Д. Штамп для осадки с кручением длинномерных цилиндрических заготовок // Заготовительные производства в машиностроении, 2004. № 2. С. 16−18.
  45. Л. Л., Цеханов Ю. Л., Розенберг О. Л., Мозгалин В. JI., Хван А. Д. Осадка с кручением длинномерных цилиндрических заготовок // Журнал Aconianii технолопв машинобуд1вник1 В Украши. Сучасне Машинобудування. Киев: 2000. № 1−2. С. 88 — 92.
  46. Патент РФ № 2 109 264, МКИ 6 GO 1 N3/08. Устройство для испытания на сжатие длинномерных образцов / Хван А. Д. и др № 96 110 940. Заявлено 30.05.1996 г. Опубл. 20. 04. 98 г. Бюл. № 11.
  47. Патент РФ № 2 103 383, МКИ 6С21Д7/00. Способ повышения конструкционной прочности материалов / Хван А. Д. и др. № 96 110 941. Заявлено 30.05.1996 г. Опубл. 27.01.1998 г. Бюл. № 3.
  48. Патент РФ № 2 217 508, МКИ 7 C21D7/00. Способ улучшения технологических свойств металлов / Хван А. Д. и др. № 2 002 102 129. Заявлено 23.01.2002 г. Опубл. 27.11.2003 г. Бюл. № 33.
  49. А. Д. Определение характеристик сопротивления материалов пластическому деформированию // Машиностроитель, 2003. № 6. С. 34 35.
  50. А. Д. Упрочнение металлов реверсивным кручением // Техника машиностроения, 2003. № 2. С. 33 35.
  51. М.М. Технология производства режущего инструмента // М.: Машгиз, 1963. 355 с.
  52. И. В. К вопросу о напряженном состоянии сверл при кручении // Труды Уфимского авиационного института, вып. 7. Уфа, 1967. С. 35−45.
  53. В. Л., Бармин Д. П. Исследование несущей способности заневоленных пружин // Повышение прочности деталей машин поверхностным деформированием. Пермь, 1967. С. 76−85.
  54. Л. Л., Михайлов Н. Е. К вопросу расчета винтовых пружин прямоугольного сечения // Вопросы прочности упругих элементов машин. Удмуртия, 1967. С. 57−68.
  55. С. Д. Расчет заневоленных пружин с учетом кривизны витков // Расчеты на прочность. Вып. 6. М.: Машгиз, 1962. С. 72−90.
  56. И. И. и др. Проектирование металлорежущих инструментов // М.: Машгиз, 1962. 650 с.
  57. И.А. Механические испытания металлов // М.: Машгиз, 1951. 530 с.
  58. У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров // М.: Машиностроение, 1979. 567 с.
  59. В. И. Математическое, методическое и программное обеспечение ротационной вытяжки из листа и труб // Воронеж, 1997. 250 с.
  60. Л. А. Теория и расчеты процессов холодной штамповки // М.: Машиностроение, 1964. 376 с.
  61. Смирнов Аляев Г. А. Механические основы пластической обработки металлов// JI.: Машиностроение, 1968. 271 с.
  62. А. X. Об устойчивости заготовок при осадке и высадке // Кузнечно штамповочное производство, 1970. № 11. С. 11−13.
  63. И. Высадка и другие методы объемной штамповки // М.: Машгиз, 196. 467 с.
  64. Д. В. Устойчивость при пластической осадке длинномерной цилиндрической заготовки //Техника машиностроения, 1998. № 3. С. 40.
  65. Д. В. Устойчивость цилиндрических стержней при сжатии с кручением // Техника машиностроения, 2000. № 1. С. 78 79.
  66. Г. Основы теории устойчивости конструкций // М.: Мир, 1971. 192 с.
  67. Л. Д., Корольков В. И. Построение диаграмм пластичности // «Аэрокосмические технологии» «АКТ 2004». Труды 5-й Международной научно-технической конференции. 22−24 сентября. Воронеж, 2004. С. 86−88.
  68. А. Д. Изотропное упрочнение начально изотропных тел // Изв. ТулГУ. Серия «Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением». Вып. 2. Тула: Изд — во ТулГУ, 2004. С. 21 — 28.
  69. Заявка № 2 003 117 579/28 (18 643) от 11. 06. 2003 г. Устройство для пластической осадки длинномерных заготовок / Хван А. Д. и др. Положительное решение о выдаче патента от 27. 09. 2004 г.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!