автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Технологическое обеспечение точности при изготовлении многоколенных пространственных трубопроводов летательных аппаратов

Государственный комитет РФ по высшему образованию

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.Н. ТУПОЛЕВА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ МНОГОКОЛЕЙНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ТРУБОПРОВОДОВ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

(специальность 05.07.04 - технология производства летательных аппаратов)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На права?; рукописи

УДК 529.7.002:629.7.063

СКОМОРОХОВ ИГОРЬ ВЛАДИМИРОВИЧ

Казань - 1994

Работа выполнена в Казанском государственно^ техническом университете имени А.Н.Туполева на кафедре "Производство.летательных аппаратов"

Научный руководитель - доктор технических наук,' профессор

М.И.Лысов

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор

Ю.П.Катаев

кандидат технических наук В.И.Татаркин

Ведущее предприятие - Научно - исследовательский институт

технологии и организации производства (НИАТ), г.Мооква

Защита диссертации состоится "28 " декабря 1994 г. в И^ч. на заседании специализированного совета К 063.43.04 в Казанском государственном техническом университете им. А.Н.Туполева по адресу: 420111, г.Казань, ул.К.Маркса,10, зал заседаний ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КГТУ.

ч

Автореферат разослан «¿4» ноября 1994 г.

Ученый секретарь

специализированного совета: X"

кандидат технических наук, доцент ^¡/^----^С.А.Михайлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Высокая внутренняя насыщенность отсеков временного летательного аппарата (ЛА) различного рода функцио-1ьными элементами, а также вовросшие габариты и конструктивная эжность всего планера в целом создали необходимость проклады-:ъ трассы трубопроводов по очень сложным маршрутам. Это приве-к тому, что в последнее время при переходе к промышленному ос-?нию новых изделий Есе чаще отмечается факт возрастания доли гбопроводов крупногабаритной пространственной формы в общем ко-гестве подлежащих изготовлению трубопроводов. Как показывает эктика, применительно к таким трубопроводам обеопечить бездово-шое достижение требуемой точности по всем контролируемым пара-грам при использовании традиционных для современного авиастрое-I технологий далеко не всегда представляется возможным. В соот-?ствии с этим становятся актуальными исследования, налравлен-} на разрешение комплекса вопросов, связанных с технологичее-1 обеспечением точности при изготовлении многоколенных простра-гвенных трубопроводов ЛА.

Цель работы заключается в повышении технико-экономических постелей производства при изготовлении многоколенных пространст-шых трубопроводов ЛА. Поставленная цель достигается за счет ?дания наиболее эффективных схем технологических процессов и гдств их технического оснащения, а также расчетных методик, П07 зляшщих осуществить подбор необходимых для реализации этих про-зсов технологических параметров и оценить возможность изготов-шя многоколенного трубопровода требуемой пространственной форс заданной степенью точности путем использования традиционных снологий. 1 '

Научная новизна. Разработана методика оценки влияния на точить многоколенного пространственного трубопровода отклонений шчин его основных геометрических параметров. На базе проведен-с экспериментальных исследований разработана методика расчета фяженно - деформированного состояния (НДС) трубчатого образца, формированного по схеме сложного нагружения в последовательнос-упругое кручение - пластический изгиб. Разработана методика зчета обусловленных влиянием силы тяжести производственных пог-аностей и результирующих отклонений конфигурации изготовляемых станках с ЧПУ многоколенных трубопроводов. На базе проведен-с экспериментально - теоретических исследований разработан ком-

1

плекс технологических мероприятий, направленных на. повышение тс ности многоколейных трубопроводов, изготовляемых на трубогибс ных станках с ЧПУ. Разработаны оригинальные способы и средстг повышающие точность и производительность процесса удаления теки логического припуска.на элементах сварного трубопровода.

Практическая ценность. Основные результаты работы, заключи щиеся в разработанных методиках, способах, алгоритмах и констру циях, реализованы в виде пакетов прикладных программ, техниче ких предложений и устройств, полностью готовых для,практическог использования и тем самым дающих производству необходимый матер ал для успешного освоения процессов бездоводочного ивготовлени многоколенных пространственных трубопроводов ЛА.

. Реализация результатов. Основные результаты работы прошл опытно -,промышленные испытания и переданы для внедрения головн му НИИ. отрасли (Н И А Т. г.Москва), ММЗ "Знамя Труда" . (г.Москва КАПО им. С.П.Горбунова (г.Казань) и заводу "Прогресс" (г.Самара что подтверждено соответствующими актами промышленных испытан« и внедрений. , . .

Апробация работы. Основные положения диссертационной работ докладывались и обсуждались., на научно - технической конференци "Прогрессивные технологические процессы, оборудование и оснастк е холодноштамповочном производстве" (г.Пенза, 19Э2..г.); на XI Всероссийской научно - технической конференции "Гагаринские чт ния" (г.Москва, 1993 т.); на Российской научно - технической кс ференции "Технологические проблемы производства ЛА" (г.Казан 1993 г.); на университетской научно - технической.конференции п итогам работы за 199? - 1993 г.г. (г.Казань, 1994 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 , печатных р бот, выпущено 5.научно - технических отчетов, имеющих номер гос дарственной регистрации, получено 1 авторское свидетельство и решение о выдаче патента.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 176 стран цах машинописного текста, состоит из введения, пяти разделов, с щих выводов, приложений, списка литературы из 97 наименований содержит 44 рисунка и 4 таблицы.

. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ...

Во введении обоснована актуальность темы .диссертации и офс мулирована.цель работы.

В первом разделе рассмотрены возможные варианты конструкт

ногоколенных пространственных трубопроводов ЛА ,и предъявляемые ; шм требования. Проведен анализ существующих.технологических роцессов изготовления элементов трубопроводных магистралей, а акже средств технического оснащения этих процессов и результа-ов экспериментально - теоретических исследований НДС трубчатой аготовки, направленных на обеспечение возможности расчетного одбора основных технологических параметров процессов штстичес-ого формообразования труб изгибом.

В теорию и практику пластического формообразования элементов рубопроводных магистралей авиационной техники ,значительный вк-зд внесли такие ученые как М.И.Лысое, Ю.П.Катаев, А.Ф.АхмероЕ, .М.Закиров, М.Н.Горбунов, Е.Н.Мошнин, В.И.Ершов, Е.И. Исаченков, .А.Анисимов, В.С.Лланский, А.И.Пономарев и др., давшие решение злому ряду технологических задач, связанных о производством тру-эпроводов и их составляющих элементов. Так на сегодняшний день зжет считаться практически решенной проблема учета прузкинения згибаемой трубчатой заготовки. Выведенное Ю.П.Катаевым на осно-} минимизации полной работы внешних и внутренних сил соотноше-ге:

1/р = щСМ11 - П4Йп+2-Рп/ЙК +

+ ПЗК"+2-РсЛС!]1/п+1 / К(1 - ЗДс1/8)п/п+1; (1)

П1 _ г(1-2п)/{1+п),зС1+Зп)/Е(1+п)/(р+п^1/п+1

пз = 31_п-(п+2)/25"п-(1+Ь), п4 » (п+2)■(2/3)п+2/йг■(1+Ь), Ь = (¡/Е/2)пП ' 0.5, Н = Гг/Ьо, Р Ро = Ро/К,

ззволяет за счет подбора потребной величины избыточного внутрен-?го давления (Р0) препятствовать чрезмерному сплющиванию (М) знтура поперечного сечения изгибаемой трубы.

Однако, несмотря на обширный ряд исследований в данной облас-I, применительно к процессам многоколейной гибки труб оказывает! недостаточным учитывать только те факторы, которым уделялось шмзние в опубликованных на сегодняшний день работах. Так, при пользовании для формообразования многоколенных трубопроводов )упногабаритной пространственной формы наиболее широко распрос-)аненных в настоящее время горизонтально скомпонованных моде-!й трубогибочных станков- (заготовка располагается в горизонталь->м положении), на точность изготовляемых деталей существенное [ияние начинают оказывать силы, собственного веса всех предшест-тощих зонам активного нагружения изгибающим моментом отформован-■ к участков.

Кроме этого отремление сохранить исходную форму контура попе->чного сечения изгибаемой трубы по овальности нередко приводит

3

к сильному утонению стенки в области растягиваемых волокон. В связи с тем, что чрезмерное утонение' стенки является практически неустранимым дефектом, при возникновении такой ситуации приходится ослаблять препятствование сплющиванию изгибаемой трубчатой заготовки, ориентируясь на последующее устранение нежелательной овальности за счет введения дополнительных доводочных работ.

В добавление к сказанному необходимо заметить, что при изготовлении как секционных (сварных), так и цельных многоколенных трубопроводов запредельные отклонения их конфигурации могут возникнуть и в результате чистого накопления неточностей, с которыми при использовании традиционных технологических процессов производится отработка параметров внутренней геометрии таких трубопроводов.

Исходя из всего вышеизложенного, основные задачи исследования можно сформулировать следующим образом:

1. Разработать методику оценки влияния на точность многоколенного трубопровода отклонений величин его основных геометрических параметров.

2. Создать методику расчета обусловленных влиянием силы тяжести производственных погрешностей и результирующих отклонений конфигурации изготовляемых на станках с ЧПУ многоколенных трубопроводов. Разработать мероприятия, направленные на устранение возможности возникновения названных погрешностей.

3. Разработать способы и средства, повышающие точность образования торцевых поверхностей на элементах сварного трубопровода для исключения пригоночных работ в процессе его сборки.

4. Разработать способы и средства, направленные на повышение точности контура поперечного сечения изгибаемой трубы.

5. Провести опытно-промышленные испытания и внедрение в практику предприятий авиационной промышленности основных результатов работы.

Второй раздел посвящен разработке методики оценки влияния на точность многоколенного пространственного трубопровода отклонений величин его основных геометрических параметров 11,й1,1?1,01 (д=Г7п) (рис.1), а также разработке методики назначения допусков на эти параметры, - исходя из условия обеспечения требуемой точности и полной взаимозаменяемости при серийном производстве, и методики вероятностной оценки возможности получения трубопровода требуемой пространственной формы с заданной степенью точности при наличии определенных величин производственных погрешностей ДЙ1,Д1?1,Д01 (1=17п). 4

Рис.1 Рис.2

Для построения названных методик были выведены аналитические ависимости, позволяющие рассчитать координаты Х^У^! (рис.2) юбой точки центральной оси эталонного варианта подлежащего изго-□влению многоколенного пространственного трубопровода (Ххэ,У1®, I8) и его серийного образца (Х^,4^, выполненного с погре-ностями в отработке величин основных геометрических параметров-11±Д11 ,сС1±До£1 ,31±ДВ1 (1=Г7п). По разности рассчитываемых

использованием таких зависимостей значений:

" ДХ1 = Хгф - Х1в;

- ДУ! - У!* - У!®; (2)

_ = 1хф -

зределяются величины обусловленных наличием указанных производс-зенных погрешностей отклонений трассы серийного трубопровода от талона по соответствующим контролируемым параметрам.

При определенности величин предельных допустимых отклонений \JCi3, [ДУХ], [Д^] по каждой контрольной точке трассы подлежащего зготовлению трубопровода, путем последовательного решения систе-л уравнений (2) относительно Ди.Дй^ДЕ^ДО! (1=17п) становится эзможным определить предельные величины производственных погреш-эстей, превышение которых, при необходимости достижения требуе-эй точности и полной взаимозаменяемости деталей, недопустимо в зоцессе серийного изготовления рассматриваемого трубопровода.

Если же по каким - либо причинам выполнить последнее не пред-гавляется возможным, то следует задаться величинами достижимых данных производственных условиях допусков на неточность отрабо-си параметров 1 ^ ^,}?!, Зг (1=Т7п) и, путем совместного решения звокупности систем неравенств вида:

' Ь < 3.-[ДХ13/(ЕСХ/ - ХГ)2)0'5; 1

■ I < 3-[ДУ^/(ЦУ3+ - УГ)2)0'6; (3)

1

Ь<3 ■ lte.il/- 2П'г)0'5, 1

(где Ь - коэффициент риска, значение которого принимается б соответствии с ГОСТ 16320 - 80 в зависимости от процента риска Р - в нашем случае процента запредельного отклонения контрольной точки рассматриваемого трубопровода от своего эталонного расположения;

и Х^'Д,-^- - координаты, которые в выбранной системе координат (см. рис.2) будут иметь точки сопряжения прямых и изогнутых участков рассматриваемого трубопровода, изготовленного с производственными погрешностями Д11,До£ьДЕ1,Д31 (1=17п), взятыми, соответственно, по верхней и нижней границам заданных на них допусков), записанных для каждой контрольной точки рассматриваемого многоколенного трубопровода, подобрать максимальное значение параметра I и произвести вероятностную оценку возможности получения в этом случае необходимой детали с требуемой степенью точности.

Третий раздел посвящен созданию методики расчета обусловленных влиянием силы тяжести производственных погрешностей и результирующих отклонений конфигурации изготовляемых на станках с ЧПУ многоколенных трубопроводов, а также разработке мероприятий, направленные на устранение возможности возникновения названных погрешностей.

Указанное влияние выражается в предварительном закручивании подлежащего изгибу прямолинейного участка трубчатой заготовки под действием крутящего момента, создаваемого силой собственного веса отформованной части. В результате такого закручивания возникают погрешности отработки величин углов пространственного поворота Д01 (1=17п), а таете дефекты формообразования, обусловленные изменением от потребного НДС зоны активного нагружения изгибаемой трубы вследствие последовательного приложения к ней крутящего и изгибающего моментов (сложное нагружение).

Для описания НДС трубчатой заготовки,, деформируемой по схеме сложного нагружения в последовательности упругое кручение - пластический изгиб использована математическая теория пластичности А.А.Ильюшина, позволяющая учесть дифференцированный характер приложения внешних нагрузок. При этом принимались следующие гипотезы и допущения: б

1. Материал заготовки первоначально изотропен.

2. При исследовании НДС трубчатую заготовку можно рассматривать как консольнс защемленную балку - с недеформируемым контуром.

3. Касательные напряжения t по толщине стенки деформируемой трубы распределяются равномерно (t » const).

4. Все поперечные сечения трубчатой заготовки в зоне активного нагружения изгибающим моментом находятся в одинаковых условиях и не изменяют своей первоначальной плоскостности.

5. На растяжение и сжатие материал заготовки работает одинаково.

6. В предположении однородности НДС в достаточно малой окрестности каждой, точки деформируемого тела любой такой окрестности ложно поставить в соответствие образец конечных размеров, НДС которого всегда является однородным, а процесс изменения этого НДС зо времени в точности совпадает с соответствующим процессом в окрестности рассматриваемой точки.

Так как в процессе изгиба продольные волокна трубчатой заготовки испытывают деформации растяжения и сжатия, то с учетом при-мтых гипотез и допущений для описания возникающего в рассматриваемом случае сложного нагружения НДС достаточно установить за-•;он распределения напряжений и деформаций по площади какого-либо здного такого поперечного сечения, поставив в соответствие каждому его волокну образец конечных размеров, деформируемый по схеме зложного нагружения упругое кручение - пластическое растяжение.

В этом случае при построении геометрического образа процесса ¡агружения пятимерные пространства напряжений и деформаций трансформируются в трехмерные (рис.3), а компоненты вектора деформаций, вектора напряжений и параметры внутренней геометрии траекто-ши деформирования могут быть рассчитаны по формулам: 9i - 0; Э2 « W/2; Эз = г2х//3";

ДЭх = sx; ДЭ2 = 0; ДЭз = 0. (4)

бх = 6(S0lAS,8)Cos(p; ~ t = (tyXZ + W*)0'5 = 6(S0,/\S,8)Sinq>/[/£, (5)

■де So = (3i2 + Э22 + Эз2)0-5 - (тух2 + Tzx2)°'5/k^"= Г/И5;

AS - (ДЭ12 + ДЭ22 + ДЭ32)0'5 - 8Х} 9 - Я/2. 1ри этом входящие в структуру (5) модуль вектора напряжений 6(S0, iS,9) и угол рассогласования этого вектора с касательной к траектории деформирования ф(Бо,ДЗ,0) находятся на основании зкспериме-itob по типу "веера", при проведении которых на трубчатых образцах из материалов Д16Т, Д16М и 3SXA И.М.Коровиным для класса траекторий деформирования с изломом были выведены определяющие соот-

7

ношения вида:

Ф(50,ДБ,8) б(50,ДЗ,6)

где

агссЬе^вв + 018(1 + оЬе28)ДЗ/Ф(50)]; (6) Ф(3){1 - С28(1 - ехрС-В^ДЗ/ФСЗо)])}, ... (7)

Ф(5>

5т, Бт = (К/Е)1/С1"п). Е,К,п-соответственно, модуль упругости, модуль упрочнения и показатель упрочнения деформируемого материала; С1,Сг,В,ш - экспериментально определяемые коэффициенты, являющиеся характеристиками конкретного материала.

Основываясь на построенном таким образом решении рассматриваемой задачи, а также при использовании математического аппарата таких традиционных теорий пластичности как деформационная Рис.3 теория и теория течения, прове-

дены расчеты НДС конкретного трубчатого образца. При сравнении полученных результатов расчетов (рис.4,а) выявлены значительные расхождения полученных величин.

Для оценки достоверности полученных решений проведены экспериментальные исследования, направленные на изучение характера поведения трубчатого образца, подвергнутого деформировал!® по исследуемой схеме сложного нагружения. При сравнении результатов экспериментов с соответствующими расчетными данными (рис.4,а-г) установлено, что:

1. Наибольшим соответствием экспериментальным данным обладают результаты расчетов, проведенных по методике И.М.Коровина,

2. Применительно к исследованной группе материалов построение решения рассматриваемой задачи на базе деформационной теории и теории течения приводит к значительным погрешностям.

По полученным в ходе экспериментов данным подобрана аппроксимирующая функциональная зависимость Еида:

0; е < ет; •

(8)

г/Го

1 - А/(100-е)

ве+с.

£ > ет

где £т - значение деформации растяжения, соответствующее пределу 8

Зависимости относительной остаточной закрутки от деформации осевого растяжения для материалов Д1бТ(а), 12Х18Н10Т(0), АМцМ(в) и АМг-2М(г).

2

_4_

\к

3

£ V

VI.

10 1,5 2,0 2.5 3.0 3.5 4.0 £,% 0,

к

0,9 0,8 0,7

06 »

0,5 04 0,3 0,2 0,1

0,6 0,8 1,0 Ц 4,4 е.у0

О

\з_

X"

11

г\ \_2_

0,25,3 0.5 0,7 0.9 1,1 1,36,% 0.2 Д4 0,6 0.8 1.0 1,2 1,4 1,6

1 - деформационная теория; 2 - теория течения; 3 - аппроксимирующая функция; 4 - методика И.М.Коровина.

Рис.4

текучести деформируемого -материала; А, В и С - коэффициенты регрессии, значения которых зависят от марки материала испытуемой трубы и рассчитываются при обработке соответствующих экспериментальных данных по методу наименьших квадратов. На основе этой зависимости, учитывая, что (см. рис.4,а-г):

Г/ТГо' = 1 " Т/Го, (9)

можно записать соотношение:

0; е < £Т;

Г/Го

А/(100-е)

ве-гс.

(Ю)

е > £Т,

позволяющее расчетным путем определить какая часть возникшей при нагружении трубчатого образца внешним крутящим моментом МКр упругой сдвиговой деформации

. Го = МкрГ/Шр, (11)

где г - текущий радиус, определяющий удаление рассматриваемого волокна от центральной оси деформируемой трубы; б - модуль сдвига; ^ - полярный момент инерции поперечного сечения деформируемой трубы, окажется незафиксированной в результате последующего наложения на нее некоторой деформации растяжения г. Переходя с учетом принятых допущений от деформации -7 к соответствующему этой деформации напряжению х становится возможным вывести соотношение:

£Мкр/Я(с1-5)с53; е < £т;

■с = (1й)

_ 2АМкр/Л(с1-5)аЗ(100'£)в£+с; £ > £х, совместно с определяемой на основании гипотезы плоских сечений зависимостью (рис.5):

£=(г/Н)-Б1пф (13)

моделирующее характер влияния упруго - пластических изгибных деформаций на напряженное состояние упругозакрученной трубы.

Под действием определяемых соотношениями (12),(13) напряжений, создающих внутренний крутящий момент относительно центральной оси рассматриваемой трубы .М=§Хгс1Р=0.5(с1-5)Зг$т:сЗЗ, (14) при снятии внешних деформирующих усилий будет происходить Рис.Б раскручивание всех ее попереч-

ных сечений на относительный'угол

8 = T/r = M/GJp, (15)

Ееличина которого имеет постоянное для каждого конкретно реализуемого процесса деформирования значение. Из этого следует, что изогнутые участки многоколенных трубопроводов, в результате предшествующего изгибу упругого закручивания заготовки, после снятия всех деформирующих усилий будут терять плоскостность своего расположения, приобретая форму дуги винтовой линии, являющейся линией равного кручения. При этом угол подъема такой винтовой линии может быть определен как:

и = 0,5-aresin(2R8). (16)

Учитывая наличие обусловленных влиянием силы тяжести производственных погрешностей и дефектов формообразования построены аналитические зависимости, моделирующие трассу многоколенного трубопровода, изготовленного на трубогибочном станке с ЧПУ горизонтальной компоновки. Наличие таких зависимостей позволяет по аналогии с представленным во втором разделе материалом произвести оценку точности многоколенной станочной гибки труб.

Для устранения возможности возникновения обусловленных влиянием силы тяжести производственных погрешностей и дефектов формообразования предложено:

1. Задавать величины углов пространственного поворота (ВО с поправкой на действительное упругое закручивание (Дз i).

2. В рабочей программе трубогибочных станков заложить исполнение дополнительного действия, которое будет реализовывзться механизмом подачи и поворота сразу после фиксации трубчатой заготовки для производства изгиба и заключается в развороте ее подлежащей изгибу прямолинейной части до полного исключения тлеющейся на ней закрутки. При этом величина угла такого разворота, как и величина вносимого в значение соответствующего угла пространственного поворота 3i изменения ДзА, могут быть рассчитаны на основании математического аппарата предложенной методики.

Четвертый раздел посвящен разработке способов и средств, повышающих точность образования торцевых поверхностей при удалении технологического припуска на элементах сварного трубопровода.

На основе радикального анализа существующих способов разделения трубного материала установлено, что с учетом специфических особенностей трубопроводного производства предприятий авиационной промышленности (малая жесткость подлежащих обработке элементов, большие габариты и сложность пространственных форм изготовляемых трубопроводов, а также высокие требования по точности.и

11

■взаимозаменяемости) наиболее целесообразно процесс обрезки торцевого припуска производить посредством клинового .дискового (роликового) ножа (КДН). При этом, для исключения возможности возникновения наплывов вытесняемого при внедрении КДН в тело разрезаемой трубы металла, а также радиального обжатия контура ее поперечного сечения и конусности образуемых торцевых поверхностей детали, предлагается использовать роликовый нож асимметричной конструкции и препятствовать выдавливанию металла на противоположную внедрению ножа поверхность путем силового охвата этой поверхности по всей приторцовой зоне детали (рис.6). Введением таких меро-

жет быть обеспечена, если для реализации радиальной подачи роликового ножа использовать механический привод пружинного действия. Такой привод позволит осуществлять необходимую регулировку шага радиальной подачи (а следовательно управление продолжительностью ведения процесса) за счет соответствующей затяжки пружины, определяющей собой усилие надавливания роликового ножа, а оледовате-" льно и величину его внедрения в тело разрезаемой трубы.

Проведенная экспериментальная отработка процесса разделения труб подпружиненным роликовым ножом позволила подобрать силовые параметры названного привода, потребные для обеспечения быстрой и качественной обрезки технологического припуска на трубчатых элементах из любых наиболее часто используемых в трубопроводном производстве предприятий авиационной промышленности,материалов.

С учетом изложенного разработан и изготовлен ручной механизированный инструмент для удаления технологического припуска на трубчатых элементах сварных трубопроводов (решение о выдаче патента по заявке N4893810/27 от £5,12.90 г.).

приятий полностью исключается возможность формоизменения контура поперечного сечения обрабатываемой трубчатой заготовки в приторцовой зоне детали, что позволяет повысить рабочие усилия резания и тем самым обеспечить, реализацию процесса удаления те-

хнологического припуска с повышенной производительностью.

Рис.6

В конструктивном исполнении с наибольшей простотой и компактностью возможность указанного повышения производительности мо-

Пятый раздел посвящен -разработке мероприятий, направленных а повышение точности контура поперечного сечения изгибаемой тру-ы.

Известно, что имеющая начальную кривизну труба, е связи с де-эрмируемостью контура ее поперечного сечения, оказывается более эдверженной (обладает меньшей сопротивляемостью) воздействию нешнего изгибающего момента по сравнению с аналогичной прямой рубой. На основании этого можно высказать предположение о том, го при реализации принудительного разгиба кривой трубы пластиче-«зе формоизменение контура ее поперечного сечения произойдет аныпе, чем возникнут остаточные деформации растяжения и сжатия соответствующих продольных волокнах.

Экспериментальные исследования, направленные на проверку вымазанного предположения, позволили установить, что при незначи-5льном (на угол не более 11°) разгибе предварительно изогнутой зубы удается полностью исключить имеющуюся овальность контура 5 поперечного сечения. При этом до наступления момента полного включения такой овальности продольные волокна практически не из-гняют своей длины, а уменьшение кривизны рззгибаемой трубы прои-содит только за счет восстановления сплющенного в процессе изгй-1 контура ее поперечного сечения.

Таким образом, возникшее при изгибе чрезмерное.сплющивание знтура поперечного сечения трубчатой заготовки может быть полночью устранено, если традиционные технологические операции плас7 гческого формообразования трубопроводов изгибом дополнить дейст-18м целенаправленного разгиба. В этом случае, для получения де~ шей требуемой остаточной формой (5), изгиб трубчатых заготовок юдует производить с упреждением на последующий разгиб, возмож-)сть предварительного расчета потребной величины («Р) котрого эжет быть обеспечена, если записать получаемые из геометричес-к соображений соотношения для определения длины наиболее растя-гтого волокна деформируемой трубы, соответственно, в завершаю-ш стадии изгиба (Ь0тах) и по окончании принудительного разгиба -шах):

Ьотах - (« + «*р) (Я + бо/г - М); (17)

Ьтах = 3(Н + д0/2 - Ш1), (18)

чде К - радиус гибочного шаблона; do - наружный диаметр дефор-фуемой трубы; ДсЗ - величина возникшего при изгибе трубы сплю-шания контура ее поперечного "сечения (предварительно может т> рассчитана, например, по формуле (1)); [ДсП - предельная ;личина сплющивания контура поперечного сечения изогнутой тру-

■13

Бы, наличие которого допускается■'по техническим условиям на изготовляемую трубчатую деталь) и, приравняв с учетом.результатов проведенных экспериментальных исследований их правые части, решить полученное уравнение относительно йр:

«р = ct(Ad - [ñd])/(R + do/2 - М). (19)

С целью повышения качества внутренней поверхности изгибаемой трубы, а также предотвращения возможности возникновения дефектов формообразования, обусловленных локальностью воздействия внутренних жестких оправок типа дорнов, разработаны предложения по переоснащению дорновой оснастки традиционных трубогибочных станков с целью обеспечения гарантированной и систематической подачи смазки во внутреннюю полость трубчатой заготовки при ее пластическом формообразовании изгибом (а.с. N1731350).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Рассмотрены существующие технологические процессы изготовления трубопроводов, а также средства технического оснащения этих процессов и результаты соответствующих теоретических, исследований. Выявлены присущие им недостатки и сформулированы задачи исследования, направленные на устранение этих недостатков.

2. Разработана методика назначения допусков на параметры внутренней -геометрии многоколенных пространственных трубопроводов из условия обеспечения требуемой точности и полной взаимозаменяемости при серийном производстве.

3. Разработана методика вероятностной оценки возможности получения многоколенного трубопровода требуемой пространственной Форш с заданной степенью точности при наличии определенных производственных погрешностей отработки основных параметров его внутренней геометрии.

4. На базе проведенных экспериментальных исследований разработана методика расчета напряженно - деформированного состояния трубчатого образца, деформированного по схеме сложного нагруже-ния в последовательности упругое кручение - пластический изгиб.

5. Разработана методика расчета обусловленных влиянием силы тяжести производственных погрешностей и результирующих отклонений конфигурации изготовляемых на станках с ЧПУ многоколенных трубопроводов. .

'б. .Разработаны предложения по внесению изменений в ход реализации традиционных процессов многоколенной гибки труб на станках о .ЧПУ с целью устранения влияния силы тяжести на точность сганоч-14

кого воспроизведения конфигурации 'изготовляемых трубопроводов. Разработана методика расчета технологических параметров, необходимых для реализации предложенного модернизированного процесса.

7. Спроектирован и изготовлен механизированный инструмент для удаления технологического припуска на трубчатых.элементах сварных трубопроводов, новизна которого подтверждена решением экспертной комиссии ВНИИГПЗ о выдаче патента.

8. Для повышения точности контура поперечного сечения, изгибаемой трубы предложены оригинальные способы и средства, новизна одного из которых подтверждена авторским свидетельством,

9. Основные результаты работы прошли опытно-промышленные испытания и переданы для внедрения головному НИИ отрасли (НИАТ, г.Москва), ММЗ "Знамя Труда" (г.Москва), КАПО им.С.II.Горбунова (г.Казань) й заводу "Прогресс" (г.Самара).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО Е СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. A.c. N1731350 СССР, МКИ B21D7/02.9/05. Трубогибочная машина./ Сосов Н.В.Соморохов И.В., Салахетдинов З.Х,, Труфанов С.Л. N4784465/27. ЗаЯЕЛ. 21.01.90. Опубл. 07.05.92. ЕИ N17.

2. Исследование схем сложного нагружения при пластическом формообразовании деталей аэрокосмической техники и обобщение результатов в монографии "Формообразование деталей методами гибки". Отчет о НИР (заключительный). / М.: ВНТЩентр.'Н госрегистрации 01.9.40 000669. 1993. 21с..

3. Исследование технологических возможностей гибки труб из материала ЕНС-53 и разработка технологических рекомендаций по выбору геометрии оснастки. Отчет о НИР (заключительный). / М.: ЕНТИЦентр. N госрегистрации 01890078251. 1389. 33с.

4. Лысов М.И.Скоморохов И.В., Сосов Н.В. Оценка влияния на точность многоколенного пространственного трубопровода отклонений величин его основных геометрических параметров. / Тез. докл. науч.-техн. конф. по итогам работы за 1992-1993 г.г. НИЧ-50 лет. Казань: КГТУ. 1994. С.40.

5. Лысов М.И., Сосое Н.В., Скоморохов И.В. Исследование сложного упруго - пластического нагружения трубчатых образцов из различных материалов. / В сб."Технологические проблемы производства летательных аппаратов". Казань. 1993. С.45.

5. Лысов М.И., Сосов Н.В., Скоморохов И.В. Экспериментальное исследование сложного пластического нагружения при малых сдвиговых деформациях.// ИВУЗ "Авиационная техника".1994.N2. С.107-109.

15

7. Разработка-И'внедрение оптимизированного техпроцесса и оснастки, обеспечивающих взаимособираемость элементов сварного трубопровода о минимальной подгонкой стыков. Отчет о НИР (заключительный). М.: ВНТИЦентр. N госрегистрации 01900036219. 1990. 27с.

8. Разработка и внедрение установки для раздачи концов стальных трубных заготовок. Отчет о НИР (заключительный). / М.: ВНТИЦентр. N госрегистрации 01910023464. 1991. 22с.

9. Разработка и обоснование оптимальных технологических процессов резки трубных заготовок для товаров народного потребления и проектирование автоматизированной установки для резки труб. Отчет о НИР (заключительный). М..- ВНТИЦентр. N госрегиотрации 01930000960. 1992. 28с.

10. Скоморохов И.В. Экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния, возникающего при сложном нагруже-нии труб в последовательности кручение - изгиб./ Тез. докл. XIX Всероссийской науч.-техн. конф."Гагаринские чтения".Часть 3. М,: МАТИ. 1993. С.12-13.

11. Скоморохов И.В., Сосов Н.В. Механизированная обрезка торцевых припусков на элементах сварных трубопроводов летательных аппаратов. / В сб. "Прогрессивные технологические процессы, оборудование и оснастка в холодноштамповочном производстве". Пенза. 1992. С.28-29.

12. Скоморохов И.В., Сосов Н.В, Расчет депланацш изогнутых участков многоколенных пространственных трубопроводов. // ИВУЗ "Авиационная техника". 1994. N3. С.71-76.

13. Сосов Н.В., Скоморохов И.В. Повышение точности деталей, изготавливаемых гибкой из труб.// Кузнечно - штамповочное производство. 1992. N3. С.17-18.

14. Сосов Н.В., Скоморохов И.В. Устройство для обрезки концов труб./ Решение о выдаче патента по заявке N4893810/27 от 25. 12.90 г.