автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Совершенствование технологических процессов вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в производстве летательных аппаратов

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. АКАДЕМИКА С.П.КОРОЛЕВА

РГ8 ОД

11

На правах рукописи

Ефимов Николай Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВЫРУБКИ-ПРОБИВКИ ДЛИННОМЕРНЫХ ЛИСТОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ПОЛИУРЕТАНОМ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Специальность:

05.07.04 - Технология производства летательных аппаратов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САМАРА - 1 996

- г -

Работа выполнена в Самарском государственном аэрокосмическом университете имени академика С.П.Королева

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Барвинок В. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Демин Ф. И.

кандидат технических наук, с.н.с. Лычев В. Ф.

Ведущее предприятие: АО "АВИАКОР" (г.Самара)

Защита состоится " 15'* 1996 г. в _час.

на заседании диссертационного совета Д 063.87.01 Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П.Королева по адресу: 443086, Самара, Московское шоссе, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Самарского государственного аэрокосмического университета.

Автореферат разослан " /4 " (НСГЯГ^Х 1996

г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 063.87.01

д.т.н.. профессор ^п/ 'Н.Коптев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основными направлениями развития науки и производства является создание, внедрение и совершенствование высокоэффективных, энергосберегающих технологий и средств технологического оснащения, обеспечивающих повышение производительности труда и высокое качество изделий машиностроения.

В конструкциях летательных аппаратов используется значительное количество длинномерных листовых деталей длиной от 1000 мм до 5000 мм и толщиной до 2,0 мм из алюминиевых сплавов Д16АТ, Д16АМ, АМгбМ с различной формой внешнего контура и разнообразными отверстиями количеством до 100 и более . Изготовление таких деталей осуществляется фрезерованием, штамповкой в инструментальных штампах и вырубкой-пробивкой эластичной средой на мощных специализированных гидростатических и гидравлических прессах в металлоемких контейнерах. Использование данных технологий требует больших материальных затрат, последовательного применения различных видов специализированного дорогостоящего оборудования, ограничивает размеры изготавливаемых деталей размерами средств технологического оснащения, усилием прессов и отличается многооперационностыо, высокой трудоемкостью и большим объемом ручных доводочных работ.

Пошаговая штамповка длинномерных листовых деталей эластичной средой в незамкнутом объеме снимает данные ограничения и является наиболее универсальным и эффективным способом их изготовления. Однако при использовании традиционных средств оснащения создается низкое и неравномерное нормальне давление по поверхности контакта эластичного инструмента с заготовкой, что не обеспечивает выполнение процессов разделения и получение качественных деталей. Поэтому актуальной задачей является разработка, исследование и совершенствование прогрессивных технологических процессов вырубкипробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в незамкнутом объеме на обычном универсальном прессовом оборудовании с применением специальной оснастки, обеспечивающей высокое и равномерное рабочее давление и изготовление качественных деталей при снижении трудовых и материальных затрат.

Работа выполнена в соответствии с постановлением ГК НВШ

РСФСР N 28 от 15.04.91 г.

Целью настоящей работы является разработка эффективных технологических процессов и средств оснащения для изготовления качественных длинномерных листовых деталей вырубкой-пробивкой полиуретаном в незамкнутом объеме, определение на основе численных и экспериментальных исследований их технологических возможностей и внедрение в производство.

Научная новизна. Разработаны прогрессивные технологические процессы изготовления длинномерных листовых деталей летательных аппаратов вырубкой-пробивкой полиуретаном в незамкнутом объеме открытым и полуоткрытым способами. Исследованы их технологические возможности и определены области рационального применения. В результате экспериментальных исследований выявлены конструктивные и физические факторы, оказывающие основное влияние на величину и равномерность распределения нормального давления по поверхности контакта заготовки и полиуретанового инструмента, на точность и качественные параметры вырубаемых деталей. Установлены оптимальные конструктивные параметры средств технологического оснащения. Определены деформационно-силовые характеристики рекомендуемого полиуретанового инструмента оптимальных параметров. По результатам численных и экспериментальных исследований разработана методика проектирования технологических процессов и необходимой штамповой оснастки, новизна которой подтверждена авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая ценность. Разработаны и внедрены в производство эффективные технологические процессы изготовления длинномерных листовых деталей пошаговой вырубкой-пробивкой полиуретаном открытым и полуоткрытым способами. Установлены технологические возможности и области рационального применения разработанных технологических процессов. Разработаны рекомендации по проектированию технологических процессов, средств оснащения и внедрению их в производство.

Реализация результатов работы. Результаты работы внедрены -на предприятиях АО АВИАКОР (г.Самара). АО АВИАСТАР (г.Ульяновск) и РАФ (г.Рига), что подтверждено актами внедрения, которые приложены к диссертации.

Публикация и апробация работы. Основное содержание работы

изложено в 28 печатных работах, из которых 8 авторских свидетельств на изобретения. Перечень некоторых из них приведен в конце автореферата.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных и Всероссийских научно-технических конференциях и семинарах: Москва (1989, 1991 гг.); Ленинград (1985, 1991 гг.); Самара (1985, 1987, 1995); Пенза (1991, 1992, 1994 гг.); Пермь (1987, 1989 гг.); Рига (1989 г.).

Разработанная технологическая оснастка демонстрировалась на ВДНХ СССР (1989 г.), где отмечена серебряной медалью.

Объем работы. Диссертация изложена на ZQ? страницах, включая Vtf. таблиц, 6% рисунков, приложение и содержит введение, 5 глав, поглавные выводы, общие выводы и список использованной литературы из Ü5 наименований.

Научными консультантами данной работы являются проф., к. т. н. Комаров А. Д. и к. т. н. Федотов Ю. В.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен анализ длинномерных листовых деталей, применяемых в конструкциях летательных аппаратов, и методов их изготовления. Отмечается, что в настоящее время длинномерные листовые детали изготавливаются в основном фрезерованием и штамповкой в инструментальных штампах. Приведен краткий обзор применения эластичной среды для выполнения технологических операций листовой штамповки. Обоснована эффективность вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в незамкнутом объеме - открытым и полуоткрытым способами (рис. 1).

Отмечается, что большой вклад в создание и развитие теории и практики процессов штамповки эластичными средами внесли Е.И.Исаченков, А.Д.Комаров, В. А.Ходырев, Е.С.Сизов, В.И.Ершов, М. Н. Бирюков, И. М. Закиров, В. С. Мамутов, В. К. Моисеев, Ю. В. Федотов, В. В.Шапавин, М.А.Блинов, В.А.Тимощенко, И. А. Шавров, Е.А.Бутузов, H.A. Аль-Куреши, С.Гарбер и другие отечественные и зарубежные ученые.

Проведен анализ современного состояния теории расчета основных технологических параметров процессов вырубки-пробивки листовых деталей эластичной средой, который показал, что в

настоящее время в промышленности с достаточной для практик! точностью применяется методика расчета, разработанная группа авторов под руководством А.Д.Комарова.

/ / / / / / /_ /

а)

Рис.1. Способы штамповки эластичной средой:

а - открытый способ; б - полуоткрытый способ. 1 - полиуретан; 2 - контейнер; 3 - заготовка; 4 - вырубной шаблон; 5 - технологическая плита.

При этом отмечается, что параметры качества листовых деталей: геометрия профиля, точность и шероховатость поверхности разделения определены при вырубке-пробивке полиуретаном е замкнутом объеме без учета особенностей поведения эластично? среды в незамкнутом объеме.

Анализ особенностей поведения эластичной среды при различных способах силового нагруяения и состояния теории расчете деформационно-силовых характеристик показал, что они значительно зависят от способа силового нагружения и условий не торцах. При этом известные теоретические зависимости и эм-

лирические формулы дают значительную ошибку ±70% при расчете деформационно-силовых характеристик полиуретанового инструмента в незамкнутом объеме.

Исследования распределения нормального давления полиуретанового инструмента в незамкнутом объеме по поверхности контакта с заготовкой отечественными и зарубежными специалистами не проводились.

Технологические возможности процессов вырубки-пробивки листовых деталей полиуретаном в незамкнутом объеме в настоящее время не исследованы и представляют большой интерес для производства.

Вторая глава посвящена численным исследованиям на ЭВМ процессов деформирования полиуретана и тонколистового металла с целью определения основных технологических параметров, необходимых при проектировании процессов вырубки-пробивки листовых деталей полиуретаном открытым и полуоткрытым способами.

Для численного решения поставленных технологических задач применялась математическая модель, разработанная д.ф-м.н. Б. А.Горлачем на основании общих соотношений нелинейной механики деформирования твердого тела. Модель опирается на вариационное уравнение Лагранжа, ассоциированный закон пластического течения и нелинейные геометрические соотношения между тензором Альманси и вектором перемещения. В уравнениях состояния использована поверхность нагружения Мизеса с нелинейным упрочнением изотропного материала.

При записи уравнений, составляющих математическую модель поведения деформируемого тела, принимались следующие допущения.

1. Тело сплошное и остается таковым в процессе деформирования. Это позволяет считать функции, описывающие поведение среды, непрерывными и дифференцируемыми необходимое число раз.

2. Масса тела в процессе деформирования не меняется.

3. Нагружение тела считается квазистатическим. При этом массовые и инерционные силы не учитываются. Для таких процессов можно записать вариационное уравнение Лагранжа, соответствующее принципу возможных перемещений

где Рп - силы, действующие по нормали п и касательной 1кп верхности тела 2; б - знак вариации; Т - тензор напряжения К| ши; V - объем, занимаемый телом; V - набла-оператор Гамильи на; : - двойное скалярное произведение; и - вектор перемещен!

4. Тензор деформации равен сумме упругой и пластичесю составляющих

а = Эв + а^

5. Пластическое изменение объема равно нулю

1ар= ар ; I = 0 ;

где I - метрический (единичный) тензор.

Для решения матричных уравнений использован шаговый мет(

по нагрузке с внутренним итерационным циклом. Решение зад; производилось методом конечных элементов. В качестве конечно! элемента использовался совместный девятиузловый изопараметр! ческий элемент лагранжевого семейства. Алгоритм численного р£ шения технологических задач дает возможность проследить по; тапно весь путь деформирования тела с учетом сжимаемости и и; менение его геометрии от начального до конечного состояни? Учесть характер силового поля и его изменение во времеш Учесть свойства материалов и конструктивные параметры технолс гической оснастки, а также движение контактирующих поверхнос тей в процессе деформирования с трением. Для определения ся трения, возникающих на контактирующих поверхностях, использс вался закон Амонтона-Кулона. В качестве коэффициента трем для полиуретана использовались известные эмпирические завися мости Е. И. Исаченкова при сухом трении:

а

г 0,876

К,р = 1,595-ДО"1--'--— + 1,52-10"3ТВ0,915

и А.Д.Комарова при смазке: 2,77

V =-------+ 0,0045

Р 5,2 + 4

где ч - нормальное давление; Тв - твердость полиуретана в ед по Шору А.

На первом этапе проведены численные исследования процес сов деформирования псшиуретанового инструмента марки СКУ-7Л

твердостью 80. 85 единиц по Шору А диаметром 60...120; 200; 300; 400 и 600 мм с коэффициентом формы Кф = Н/Т) = 0.05; 0.075; 0.1. Определены его деформационно-силовые характеристики и распределение нормального давления по поверхности контакта с заготовкой при открытом и полуоткрытом способах штамповки. При этом деформирование полиуретанового инструмента ограничивалось относительной деформацией сжатия по высоте 40%.

По поверхности контакта полиуретана с жесткой технологической оснасткой коэффициент трения принимался равным Кгр= что соответствует прилипанию. При этом использовались экспериментальные диаграммы зависимости модуля упругости полиуретана от деформации сжатия.

Предварительные тестовые расчеты показали, что для получения высокой точности решения задач по перемещениям достаточно разбивать полиуретановые пластины с учетом осевой симметрии на четырнадцать конечных элементов в два слоя с шагом деформирования ДН = 0.01Н. Увеличение количества конечных элементов и числа слоев приводит к неоправданному увеличению времени решения задачи на ЭВМ.

На втором этапе проведены численные исследования геометрии профиля поверхности разделения листовых деталей, получаемых при открытом способе штамповки.

При этом нагружение заготовки нормальной и касательной нагрузкой производилось также шаговым методом по рассчитанным ранее законам распределения контактного давления. Для описания поведения материала заготовки использовалась теория пластического течения и предусматривалась упругая разгрузка после деформирования. Разбиение заготовки на конечные элементы осуществлялось по пяти зонам. В каждой зоне заготовка разбивалась по радиусу сеткой конечных элементов в два слоя. При этом в зоне режущих кромок вырубного шаблона сетка конечных элементов сгущалась и максимальный размер их в границах контакта размером 1 мм не превышал 0.02 мм. Процесс нагружения заканчивался, когда интенсивность деформаций в материале заготовки достигала величины, соответствующей пределу прочности. По узлам конечных элементов с наибольшей деформацией одного уровня в зонах режущих кромок вырубного шаблона определялась геометрия профиля поверхности разделения листовых деталей и отклонения от конту-

ра вырубного шаблона. Численные исследования проводились применительно к заготовкам толщиной 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 мм из сплавов марки Д16АТ, Д16АМ, АМгбМ.

Анализ решений данных задач показал, что величина отклонения наружного и внутреннего контура разделения заготовки от контура вырубного шаблона составляет \ = (0,05... 0,1)5, Д, = (0,08... 0,15) Б для сплавов АМгбМ, Д16АМ и Д„ = (0.04... 0,06)5, Д, = (0,05...0,14)5 для Д16АТ, что соответствует 6...8 квали-тетам точности.

На заключительном этапе численных исследований выявлено влияние касательной сдвигающей нагрузки полиуретанового инструмента на плоскостность штампуемых листовых деталей. При нагружении заготовки из лисхрвого металла в процессе штамповки высокой неравномерной нормальной и касательной сдвигающей удельной нагрузкой в ней возникают неравномерные пластические деформации. При разгрузке в отштампованных деталях возникают неравномерные остаточные деформации, что может нарушить плоскую конфигурацию деталей, т. е. деталь может депланировать за допустимые пределы. При этом расчеты проводились применительно к деформированию листовых заготовок из сплава АМгбМ толщиной 0,5; 0,8; 0,9; 1,0 и 1,5 мм при сухом трении и при наличии смазки. В результате численных исследований установлено» что при толщине заготовок меньше 1 мм плоская конфигурация отштампованных листовых деталей существенно нарушается. При уменьшении коэффициента трения до значений, соответствующих наличию смазки, на поверхности контакта полиуретанового инструмента и заготовки детали остаются плоскими.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям технологических возможностей процессов вырубки-пробивки листовых деталей полиуретаном открытым и полуоткрытым способами:

- определению величины и распределения нормального давления по поверхности контакта заготовки с эластичным инструментом из полиуретана марки. СКУ-7Л и его деформационно-силовых характеристик в зависимости от способа штамповки, геометрических и физических параметров ;

- исследованию влияния касательной нагрузки полиуретанового инструмента на плоскостность листовых деталей;

- сравнению экспериментальных данных с результатами чис-

- и -

5нных исследований.

Экспериментальные исследования проводились с использова-!ем метода композиционного рототабельного планирования экспе-шентов. Постановка экспериментов свелась к пяти- и четырех-1Кторным моделям второго порядка. За параметр оптимизации жнимапись величина нормального контактного давления ч и уси-1е сжатия Р полиуретанового инструмента.

В экспериментальные исследования были включены основные ¡хнологические факторы:

. - шероховатость технологических плит;

- высота полиуретановых пластин;

- высота выступания полиуретановых пластин из контейнера;

- твердость полиуретана;

- диаметр полиуретановых пластин;

- координата замера давления;

- деформация сжатия полиуретановых пластин по высоте.

Для проведения экспериментов была спроектирована и изго-

влена специальная установка. Эксперименты проводились на дравлическом прессе ПСУ-500. Нормальное давление фиксирова-сь листовыми датчиками давления из свинца и АД1, а усилие атия - по динамометру пресса. Измерение геометрических пара-тров листовых датчиков производилось на микроскопе УИМ-23.

По результатам обработки экспериментов и проведенного атистического анализа в соответствии с методикой исследова-й получены уравнения регрессии, отражающие влияние техноло-ческих факторов на характер и величину распределения контак-эго давления и усилие сжатия:

- при открытом способе штамповки

Ч = 150,33 + 15,46Х1 - 54. 71*2 + 29,2Щ -

- 17.46Х, + 52,92Хц - 13.73Х,2 + 15,2Хг2 -

- 8,86X4 ~ 8.98Ц ~ 7,63X^2 + 7,38Х1Х3 + (3.1)

+ 9.63X^5 + 7,13Х2Х4 - 15,69 ХгХ5 +

+ И.19Х3Х5 - 8, 13Х4Х5.

Р = 800,97 + 171,68Х, - 162,51Хг + 180.84Х3 +

+ 306, 69Х4 + 21.75*1 - 67.5X^2 + 51,25X^3 + (3.2)

+ 85X^4 - 44,5Хг2 - 31.25ХгХ3 + + 96.25Х3Х4 -

- 40,74X42

- при полуоткрытом способе штамповки

ц = 579,587 + 81.006Х! - 78.923Хг + 197,266Х3 -

- 45,6703Х4 + 139.928X5 + 45.461Х!2 - 10.875Х1Хг, +

+ 21X^3 - 21.5Х1Х4 + 15,875Х1Х5 + 47.461Х2г - (3.5

- 19,75ХгХ5 + 62.336Х3г - 15,25X3X4 + 50,875Х3Х5 -

- 14,2ИХ4 + 43,461Х52

Р = 253,48 + 119,17Х< - 50Хг + 192.53Х3 +

+ 122,51X4 + 96,52X1 + 93,75X1X3 + 95,27Хгг -

- 33,75ХгХ3 - 22,5ХгХ4 + 134Х3* + 85Х3Х4 + (3.4

+ 92,77X4г

Методом крутого восхождения были определены оптимапьнь параметры полиуретанового инструмента, обеспечивающие наибсш шую величину и равномерность распределения нормального коь тактного давления. При открытом способе штамповки при опп мальной высоте полиуретанового инструмента, равной Нп/у (0,05.. .0,06)1^, / у и твердости 80... 85 ед. по Шору А, наймет ший перепад давления от центра к периферии поверхности конта* та заготовки и полиуретанового инструмента составляе 35... 40Й, а при полуоткрытом способе штамповки при оптимальнс высоте полиуретанового инструмента, равной Нп/у (0,08.. .0, ^Эп/у, оптимальной высоте выступания полиуретана V контейнера Кп/у = (0,03.. .0,5)Нп/у и твердости 80. ..85 ед. г Шору А наименьший перепад контактного давления составляв 25... 30% с резким падением до нуля на краю зоны контакта. Рас четы производились по составленной программе на ПЭВМ 1£ АТ-386.

Для проектирования разработанных технологических процес сов по результатам экспериментальных исследований пocтpoe^ оценочные эпюры распределения нормального , контактного давлем в относительных величинах ч/ч0 - ДК/Й, где ц0 = Р/Р0 - услои ное давление, рассчитанное делением усилия сжатия на начальна площадь рабочей поверхности полиуретанового инструмент (рис. 2).

Анализ результатов экспериментальных исследований подт вердил нарушение плоскостности листовых деталей толщиной ; 1,0 мм при сухом трении контактных поверхностей, т. е. дета; приобретают покоробленную форму. При штамповке деталей толщк ной менее 1,0 мм со смазкой поверхности контакта заготовки

полиуретанового инструмента машинным маслом, нарушение плоскостности деталей после снятия нагрузки не наблюдалось.

Сравнение результатов экспериментальных исследований показало хорошую сходимость с результатами численных исследований, которые лежат в пределах доверительного интервала при уровне значимости а = 0,05.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров жесткого вырубного инструмента (ширины и глубины технологических пазов) и толщины заготовки на точность и качество вырубаемых листовых деталей. В экспериментальных исследованиях также использовался метод композиционного рототабельного планирования экспериментов.

В исследованиях применялись вырубные шаблоны, имеющие по внешнему контуру замкнутую технологическую опору, а в больших по размерам отверстиях - локальные технологические опоры, отделенные от режущих кромок, определяющих контур детали, прямоугольными пазами, что повышает качество вырубаемых деталей в связи с преобладанием в механизме разделения сдвиговых процессов. Вырубные шаблоны располагались заподлицо в технологической плите, что уменьшало деформации полиуретанового инструмента и увеличивало его работоспособность.

В исследованиях использовалась математическая трехфактор-ная модель второго порядка, в которую были включены факторы: ширина и глубина технологических пазов вырубного инструмента и толщина заготовки. За параметр оптимизации принимались отклонения размеров вырубаемых деталей от размеров наружного и внутреннего режущего контура вырубного инструмента Ду. Экспериментальные исследования проводились с наиболее отличающимися по пластическим свойствам листовыми материалами АМгбМ и Д16АТ. Вырубка-пробивка листовых деталей производилась открытым способом штамповки, так как предварительные эксперименты показали, что значения отклонений размеров деталей ДУ отличаются между собой незначительно - не более чем на 3...1% при открытом и полуоткрытом способах штамповки.

Замеры отклонения размеров вырубаемых деталей от размеров вырубного инструмента и угла наклона поверхностей разделения деталей осуществлялись на микроскопе УИМ-23.

По результатам обработки экспериментов и проведенного статистического анализа были получены уравнения регрессии, отражающие зависимость параметров оптимизации ДУ и р от основных технологических факторов.

Уравнения регрессии применительно к деталям из материала марки Д16АТ имеют вид:

- для внутреннего контура

ДУ„ = 0,0397 +■ 0,0657Х1 - 0,021Хг + 0.0387Х3 + * 0.0241Х12 - 0,0278Х1Х3 - 0.003Х22 + + 0,009Х2Х3 (4.1)

&в = 88,322 + 3.733*! - 0,392Х2 + 1,002Х3 + + 1,232Х}2 + 0, 469X^3 + 0,499Х2г + + 0, 689Х32 (4. 2)

- для наружного контура

ДУН = 0,122 + 0.165Х! - 0,031Х2 + 0, 19Х3 + + 0,172X^3 - 0,076Х2Х3 + 0.066Ххг + + 0,108Х3г (4.3)

В„ = 89,932 + 2.83X1 + 0,87Хг + 3.107Х3 -

- 0.55Х,Х2 - 1.862X^3 - 0, б5ХгХ3 -

- 0.932Х!2 - 1,037Х22 + 1.07Х3г; (4.4)

Уравнения регрессии применительно к деталям из материала

марки марки АМгбМ:

- для внутреннего контура

ДУВ = 0,084 + 0.067*! - 0.048Хг + 0,168Х3 + + 0,042Х2Хз + 0,017Х,Х3 - 0,028Х^ + 0.032Х2г + О.ОШз (4.5)

рв = 89.733 + 1.427X1 - 0.575Х2 - 0.811Х3 -

- 0,768*1 Хг + О.ЗЗЩХз - 0,511Х(2 +

+ 0.8! 4Хг2 + 0, 85Х3г (4.6)

- для наружного контура

ДУн = 0,132 + 0,0354*! - 0.0118Хг + О, 0308Х3 -

- 0.0096Х12 + 0.0163Х!Х3 - 0.0146Хг2 -

- 0,0165Х32 (4.7) рн = 91,699 - 2.017Х} + 1,467Х2 - 1.821Х3 -

- 0.694Х!2 - 1,48X^2 - 2.468Х1Х3 -

- 1,25ХгХ3 - О, 458Х3* (4.8) Методом крутого восхождения были определены оптимальные

параметры вырубного инструмента - ширина и глубина технологических пазов, при которых детали имеют наименьшие отклонения размеров, соответствующие 6... 8 квалитету точности, и наибольшее приближение к вертикальности профиля поверхностей разделения (см. табл.1).

Таблица 1.

Оптимальные технологические параметры вырубного инструмента и соответствующие параметры качества вырубаемых деталей

Марка материала Ширина паза Глубина паза Отклонение Угол профиля поверхности разделения

Оя/Б Ьв/Э К /5 ДУв^З йуй/5 я 0

Д16АТ 5-6 4-5 2,5-3 2-2,5 0.02-0.07 0,03-0.13 86-90 88-91

АМгбМ 5-6 4-5 3,5-4 3-3,5 0.02-0,12 0.04-0,20 87-91 89-93

Сравнение результатов численных и экспериментальных исследований показало удовлетворительную сходимость. Расхождения не превышают 15...20%.

Пятая глава. На основе проведенных комплексных исследований разработана методика проектирования техпроцессов вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном открытым и полуоткрытым способами. Для проектирования техпроцессов

приведены деформационно-силовые характеристики рекомендуемого полиуретанового инструмента марки СКУ-7Л твердостью 80 и 85 ед. по Шору А, диаметром 200, 300, 400 и 600 мм с оптимальной высотой и оценочные эпюры распределения нормального контактного рабочего давления в относительных величинах. В качестве примера приведены расчеты по проектированию технологического процесса пошаговой вырубки-пробивки полиуретаном конкретной длинномерной листовой детали.

Для выполнения новых технологических процессов разработана специальная технологическая оснастка и оборудование, позволяющие создать высокие рабочие давления:

- устройство для вырубки-пробивки листовых деталей полиуретаном в открытом объеме;

- устройство для вырубки-пробивки листовых деталей полиуретаном ступенчатой формы в незамкнутом объеме;

- устройство для вырубки-пробивки листовых деталей полиуретаном в полуоткрытом объеме;

- вырубной инструмент;

- устройство для пробивки отверстий;

- установка для пошаговой вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в открытом объеме;

- установка для пошаговой вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в полуоткрытом объеме.

Разработанные техпроцессы и средства технологического оснащения прошли опытно-промышленную проверку и внедрены на предприятиях АО АВИАСТАР г.Ульяновск, АО АВИАКОР г. Самара и РАС г.Рига. Экономический эффект от внедрения составил на предприятии АВИАСТАР г.Ульяновск 33,2 тыс.руб. в ценах 1991 г.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработаны прогрессивные технологические процессы вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в незамкнутом объеме - открытым и полуоткрытым способами.

2. Проведены численные исследования процессов деформирования полиуретана и листового металла с применением математической модели, практическая пригодность которой для расчете основных параметров разработанных техпроцессов подтвержден«

эзультатами экспериментальных исследований.

3. Определены оптимальные конструктивные параметры редств технологического оснащения, обеспечивающие наиболее авномерное распределение нормального контактного давления

диапазоне 100... 300 МПа при открытом и полуоткрытом спосо-ах штамповки.

4. Определены оптимальные конструктивные параметры выруб-ого инструмента, обеспечивающие высокую точность и качество тампуемых листовых деталей.

5. Установлено влияние касательной сдвигающей нагрузки элиуретанового инструмента на плоскостность отштампованных истовых деталей и определены меры, исключающие нарушение лоскостности.

6. Разработаны конструкции технологической штамповой ос-астки, необходимой для осуществления вырубки-пробивки длинно-ерных листовых деталей полиуретаном в незамкнутом объеме. Но-изна средств технологического оснащения подтверждена авторс-ими свидетельствами на изобретения (а. с. 1087222, 1263399, 330824, 1466098, 1741952, 1760682).

7. По результатам данной работы спроектированы и изготов-ены опытно-промышленные установки для пошаговой вырубки-про-ивки длинномерных листовых деталей полиуретаном в открытом и олуоткрытом объеме.

8. Разработана методика проектирования технологических роцессов вырубки-пробивки длинномерных листовых деталей поли-ретаном открытым и полуоткрытым способами.

9. Разработанные технологические процессы и средства тех-ологического оснащения прошли опытно-промышленную проверку на редприятиях АО АВИАК0Р г. Самара, АО АВИАСТАР г. Ульяновск и АФ г. Рига и внедрены в производство, что подтверждается акта-и внедрения.

10. Сделан экономический анализ разработанных технологи-еских процессов, показавший, что по сравнению с существующими овые технологические процессы более эффективны.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Барвинок В. А., Горлач Б. А., Ефимов H.A. Исследование процессов штамповки листовых деталей полиуретаном в открытс объеме// Математическое моделирование систем и явлений: Межв> зовский сборник научных трудов.- Самара: СГАУ, 1995.- С.21-25

2. Барвинок В.А., Ефимов H.A., Комаров А.Д., Федотов Ю.Е Штамповка длинномерных листовых деталей полиуретаном// Kyзнe^ но-штамповочное производство. - 1995. N 10.- С.14-17.

3. Комаров А. Д., Федотов Ю. В., Ефимов Н. А. Механизаф изготовления и совершенствования оснастки для штамповки детг лей полиуретаном// Автоматизация и прогрессивные технологичес кие процессы холодной штамповки: Материалы семинара. - Ленинг рад: ЛДНТП, 1985,- С. 17-22.

4. Ефимов H.A., Федотов D. В., Комаров А. Д.. Кравченкс В. Е., Саморуков П. П. Разработка техпроцессов групповой выруС ки-пробивки листовых деталей эластичной средой// Прогрессивнь методы обработки металлов давлением: Тезисы докладов нау"-но-технической конференции.- Рига, 1989,- С.23-25.

5. Ефимов H.A., Комаров А.Д., Федотов Ю.В. Вырубка-пробивка листовых деталей эластичной средой в открытом объеме/ Пути повышения эффективности листоштамповочного производстве Тезисы докладов научно-технической конференции штамповщике Западного Урала,- Пермь, 1989,- С.6-7.

6. Ефимов H.A., Комаров А.Д., Федотов Ю.В. Вырезка пс контуру и пробивка отверстий полиуретаном в длинномерных детг лях// Новые материалы, технология, автоматизация в холодноп тамповочном производстве: Материалы семинара,- Пенза: Приволя ский ДНТП, 1991,- С. 17-18.

7. Ефимов H.A., Комаров А.Д., Федотов Ю.В. Штампов^ длинномерных перфорированных панелей эластичной средой// Лис товая и горячая объемная штамповка: Материалы семинара. - Мось ва: ■ МДНТП, 1991. - С. 18-23.

8. Ефимов H.A., Комаров А.Д., Федотов I0.fr. Штамповкг длинномерных деталей из листовых материалов эластичной сре дой// Новые разработки в холодноштамповочном производстве: Мг териалы семинара, - Ленинград: ЛДНТП, 1991,- С. 35-36.

9. Ефимов H.A., Федотов Ю. В., Комаров А. Д. Штамповкг

ютовых деталей эластичной средой в открытом объеме// Прог-¡ссивные технологические процессы, оборудование и оснастка и холодноштампойочного производства: Тезисы докладов П Все-»ссийской научно-технической конференции,- Пенза (Самара): »иволжский ДНТП. 1994. - С. 17-18.

10. А. с. 1087222. СССР МКИ B21D 25/10. Способ изготовления ютавных контейнеров высокого давления/ Федотов 0. В., Комаров Д.,Богоявленский K.M., Щеголеватых В.Д., Ефимов H.A. (СССР) N 3502722/25-27; Заяв. 22.10.82; Опубл. 23.04.84. Бол. N 15.

11. A.c. 1263399. СССР МКИ B21D 28/18. Вырезной шаблон и штамповки пластичных листовых металлов/ А.Д.Комаров, В.Федотов, Н.А.Ефимов, В.С.Новиков, М.Ф.Лизунков (СССР) -135932/25-27; Заяв. 04.01.85; Опубл. 15.10.86. Бюл. N 38.'

12. А. с. 1330824. СССР МКИ B21D 28/18. Устройство для »упповой вырубки деталей из листовых материалов эластичной юдой/ Ю.В.Федотов, А.Д.Комаров, Н.А.Ефимов, А.В.Аверин, Т.Т. -пынин (СССР) - Заяв. ; Опубл. . Бюл. N 4.

13. A.c. 1466098. СССР МКИ B21D 28/18. Устройство для фубки-пробивки деталей из листового материала эластичной »едой в открытом объеме/ Ю. В. Федотов, А. Д. Комаров, Н. А. Ефимов ¡ССР) - N 4152162/31-27; Заяв. 21.11.86; Опубл. 04.01.96 ;Bwi.N2

14. A.c. 1741952. СССР МКИ B21D 28/18. Штамп для выруб-i-пробивки/ Н. А. Ефимов, Ю. В. Федотов, В. Е. Кравченко, А. В. Поря-IH, К.В.Козлов (СССР) - 4780788/27; Заяв.09.01.90; |убл. 23.06.92. Бюл-N 23.

15. A.c. 1760682. СССР МКИ B21D 28/18. Устройство для фубки-пробивки деталей из листового материала эластичной юдой в открытом объеме /Н.А.Ефимов, Ю.В. Федотов, В.Д. Щеголе-1ТЫХ (СССР) - N 4846671/27; Заяв. 03.07.90; Опубл. 04.01.96 ; ш. N10.

16. А. с. 1791057. СССР МКИ B21D 22/10. Штамп с эластичной юдой/ Ю.В.Федотов, А.Д.Комаров, Н.А.Ефимов, А.В.Сургутанов, Т. Пупынин (СССР) - N 4902308/27; Заяв. 16.10.90; |убл. 30.01.93. Бюл. N 4.

Подписано в печать ОЯ iO. 96 г. Формат 60x34 1/16.

Офсетная печать. Уч.-изд.л., 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

N31?. Бесплатно. г.Самара, СГАУ. Ульяновская, 18.

Участок оперативной полиграфии.