автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.04, диссертация на тему:Формообразование деталей сложной пространственной формы из листовых титановых заготовок с применением электровоздействия

На правах рукописи Для служебного пользования

Экз. N Ч ^

ИВАНОВ ЮРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ФОРМЫ ИЗ ЛИСТОВЫХ ' ТИТАНОВЫХ ЗАГОТОВОК С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОВОЗДЕЙСТВИЯ

Специальность: 05.07.04 - "Технология производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

летательных аппаратов

Москва, 1995

Работа выполнена в Комсомольском-на-Амуре Государственном техническом Университете (КнАГГУ)

Научный руководитель

-кандидат технических наук, член корреспондент международной академии наук Высшей школы, профессор Феоктистов С.И.

Официальные оппоненты

- доктор технических наук, профессор Юдаев В.Б.

- кандидат технических наук, с.н.с. Сотников B.C.

Ведущее предприятие

- АООТ ОКБ Сухого

Защита состоится 21 февраля 1995 года на заседании диссертационноп Совета "Технологии производства летательных аппаратов" при Московскоп Государственном авиационном технологическом Университете им. К.Э Циолковского по адресу: г.Москва, ул. Ульяновская, 13.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан 16 января 1995 года.

Отзывы на автореферат просим прислать в 2-х экземплярах, заверенны) печатью организации, по адресу: 103767, г.Москва, К-31, Петровка, 27, МГАТУ Ученому секретарю Совета.

Ученый секретарь диссертационного совета К.063.56.06

кандидат технических наук Ф.И. Ковалев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность проблемы.

Развитие авиационной техники в настоящее время и в обозримом будущем связано с возрастанием требований к эффективности, экономичности и надежности самолетов, что, в свою очередь, связано с уменьшением материалоемкости конструкции, увеличением удельной прочности и жесткости деталей планера, применением все более высокопрочных и труднодеформируемых металлов при увеличении монолитности и точности изготавливаемых деталей. Трудоемкость каждой преемственно-последующей машины увеличивается на 20...50% при постоянном уменьшении количества работающих в производственной сфере.

Решение указанных проблем имеет особое значение в производстве листо-штампованных деталей, занимающих 70% по номенклатуре в конструкции планера. В структуре трудоемкости этих деталей ручные доводочные работы в серийном производстве достигают 65...75%, а в опытном - 80...100%. Ситуация продолжает ухудшаться с применением труднодеформируемых сплавов, делающих, зачастую, невозможным ручное изготовление деталей или их доработку.

Необходимо использовать новые эффективные технологические процессы, позволяющие изготавливать листовые детали из труднодеформируемых сплавов с минимальным объемом их доработки.

Указанным требованиям во многом отвечают процессы штамповки с применением электровоздействия, обладающие технологической гибкостью и управляемостью, легко механизируемые и автоматизируемые. Оборудование для их выполнения является универсальным, мобильным, недорогим и недифицитным.

Процессы изготовления деталей в штампах с применением электровоздействия на заготовку (ШПЭЗ), как наиболее гибкие, управляемые являются рациональным/ для изготовления листовых деталей с габаритами до 1800 х 800 мм и толщиной дс 3,0 мм из алюминиевых и титановых сплавов.

Электроаоэдействие на заготовку включает два варианта - применение электрического тока промышленной частоты для интенсификации формообразующих операций за счет нагрева электросопротивлением заготовка (электротермическое воздействие ЭТВ) и подача мощных импульсов тока е заготовку (электроимпульсное воздействие ЭИВ), что существенно повышает показатели пластичности металла и последующие после штамповку эксплуатационные показатели деталей.

Внедрение технологий штамповки в ШПЭЗ во многом сдерживаете? отсутствием научно-обоснованных методов и средств управления технологическими параметрами: распределением температуры по площаду заготовки, длительностью нагрева, количеством подаваемой удельной энергии I/ др., в особенности для титановых сплавов. Без решения этих вопросов процессь могут давать результаты хуже традиционных методов штамповки и их внедрение становится нерациональным, а в отдельных случаях, и невозможным.

Управление указанными параметрами позволяет увеличить степень деформации за один переход, получать детали заданной точности пру минимальной трудоемкости и себестоимости, улучшить физико-механические свойства и повысить ресурс изготавливаемых деталей.

В представляемой диссертации разрабатываются научно-практические основы проектирования высокоэффективных процессов штамповки деталей и: листа в штампах с применением ЭТВ на заготовку на базе оптимизированны> технологических параметров и схем.

Разработанные технологические процессы и средства штамповки в ШПЭЗ существенно снижают затраты производства при освоении новых изделий, в особенности из высокопрочных труднодеформируемых сплавов, уменьшают (или ликвидируют) объем ручных работ в опытном и серийном производствах.

Таким образом, тему диссертационной работы, посвященную исследованию и проектированию эффективных процессов штамповки листовых деталей Л.А. в штампах с применением электровоздействия на заготовку, следует считать актуальной.

1.2. Цель работы:

Исследовать, усовершенствовать и освоить в производстве технологические процессы изготовления деталей сложной пространственной формы из листовых заготовок в штампах с применением электровоздействия на заготовку, для снижения себестоимости изготовления и улучшения качества изделий.

1.3. Методы исследования, использованные в работе, включают в себя:

• Разработку математической модели процессов штамповки листовых деталей в ШПЭЗ на основе деформационной теории пластичности.

• Экспериментальное исследование основных параметров процесса.

• Статические и усталостные испытания образцов, металлографические исследования микро- и макроструктуры, химический анализ поверхностного слоя деталей после штамповки.

1.4. Научная новизна заключается в следующем:

• На основе уравнений деформационной теории пластичности разработана математическая модель процесса формообразования листовой заготовки в деталь сложной пространственной формы, позволяющая рассчитать

напряженно-деформированное состояние и усилия деформирования, при штамповке с ЭТВ на заготовку.

• Разработана методика расчета энергетических режимов и мощности трансформатора, необходимых для электровоздействия на заготовку.

• Исследованы физико-механические характеристики титанового сплава ВТ20 после разных схем нагружения. Предложены и разработаны оптимальные режимы энергетического и силового воздействия на заготовку.

1.5. Достоверность результатов исследования подтверждается расхождением теоретических и экспериментальных данных в пределах 8...14%.

1.6. Практическую значимость работы составляют:

• Методика расчета эффективных типовых процессов штамповки листовых деталей Л.А. в ШПЭЗ, оригинальные конструкции оснастки, методы штамповки, защищенные рядом авторских свидетельств и патентов на изобретения. Предложенные зависимости для расчета параметров открывают пути для машинного проектирования технологических процессов с ЭТВ на заготовку.

• Рекомендации по технологическому проектированию заготовок и деталей, а также классификатор деталей, переводимых на штамповку в ШПЭЗ, для опытного и серийного производства.

• Комплексные материалы по разработке и внедрению технологических процессов, изложенные в технологической инструкции 0750.9416.25221.00758. "Формообразование деталей из листовых титановых сплавов с элеетроконтактным нагревом заготовок".

1.7. Реализация в промышленности.

Методы расчета, методики проектирования и практические рекомендации, разработанные на основе выполнения НИР в 1990-1995 г.г. под руководством и

при участии автора, нашли практическое применение на 4-х предприятиях авиационной промышленности. На Комсомольском-на-Амуре АПО, создан комплексно-механизированный участок серийного изготовления деталей из титановых сплавов штамповкой с применением ЭТВ на заготовку.

Экономический эффект от внедрения разработок составляет 60.0 млн. рублей при изготовлении одного самолета СУ27(в ценах 1995 года).

1.8. Апробация работы:

Основные разделы и результаты работы доложены и обсуждены на 4-ой Дальневосточной научно-практической конференции по совершенствованию электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий; на Всемирной выставке изобретений Брюссель-Эврика 95 (Бельгия, 1995г.), международном авиасалоне в Дубай (Арабские Эмираты, 1995 г.).

1.9. Публикации.

Основные результаты исследований опубликованы в 14 работах, в том числе: в двух книгах, одной технологической инструкции, 6 статьях, двух заявках на изобретение и в 3-х отчетах по НИР.

1.10. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, списка литературы, и приложений, содержит 159 стр., основного текста, 43 рисунка, 12 таблиц, список литературы и приложения на 41 стр.

Содержание работы

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируется цель и методы ее достижения, научная новизна и практическая

значимость, апробация работы и публикации. Кратко излагается содержание работы по разделам.

В первом разделе анализируется состояние проблемы применения штамповки в штампах с использованием электровоздействия на заготовку в технологии изготовления листовых деталей Л.А. Анализ номенклатуры листовых деталей, их трудоемкости и себестоимости показывает, что остается актуальной проблема разработки и освоение эффективных технологических процессов штамповки, направленных на снижение объема ручных работ, затрат и сроков подготовки производства при штамповке делалей высокого качества из труднодеформируемых металлов. Этому во многом отвечает штамповка листовых деталей в ШПЭЗ при условии оптимизации основных параметров и, в первую очередь, обеспечения необходимых удельной энергии, скорости и схемы нагрева заготовки с использованием при этом специальной схемы коммутации источника питания для подключения его к заготовкам и оснастке.

В опытном и мелкосерийном производстве листовых деталей с габаритами до 1800 х 800 х 3,0 мм из труднодеформируемых, в т.ч. титановых сплавов, наиболее рациональной является штамповка с применением ЭТВ на заготовку, обладающая сравнительной простотой управления, возможностью нагрева заготовки в рабочей зоне, положительным влиянием на физико-механические свойства и структуру металла, сравнительно низкой себестоимостью изготовления деталей при высоких показателях качества и производительности, возможностью механизации и автоматизации.

Проведенный анализ конструкции деталей Л.А. из титановых сплавов (рис.1) и методов их изготовления позволил составить классификатор типовых деталей, переводимых на штамповку с электровоздействием. Установлено, что формообразование подобных деталей является комплексным технологическим

Классификатор типовых представителей деталей и соединений

У- класса

а

Ш

ш

ш

ш

ш

S

I

е>ид

операции

1&аркас8арка, пайка

форпаЗка.

Правка

Протяжка-срорпаВка

Одъег>»о пластичные

ШтаппоВка Чеканка Клепка

Типы

деталей

tBарные соединения

Форгю деталей

Размеры

Imía

¿5000 73ООО

Трудные соединения

OSULUHKU

¥

¿too >юа

¿иоо

Выгязкка_

Жесткаст^ полупа гру-Sicu

SucTbt с „хлопунами"

XahuSpoSni рихгойка

Патрубки, тройиики) раструбы

Лопатку /Ш(/с<реры крыльчатки щеки

b/d

а

h/d

<0,1

>02

(IS00

>tm

iIDO

•>100

é¿

¿I00

Детали e декоративными рцсун коми и

иадписяпи

¿I

>2

Обтяжка

Заклепочные соединения

Прогрш^^ пЗшибки

d

<5

5...10

<гооо

>гооо

Злектро-Терми чес. Сое

Змктро-иппум,-снае

Нагрев Т8Ч

Термическое

A-cnacoif рационален: Б-ипеет невысокие технико-экономические показатели: в - не рационален

*■ ¿ sao ___'_

процессом, так как в нем совмещены операции гибки, обтяжки, вытяжки и др. Этот вид формообразования не находил широкого применения в промышленности, ввиду отсутствовия методик расчета технологических параметров и рекомендаций по выбору оптимальных режимов деформирования с учетом ЭТВ на заготовку.

Основы механики деформируемого твердого тела и деформационной теории пластичности изложены в трудах Ильюшина A.A., Губкина С.И., Унксова Е.М., Исаченкова Е.И., Попова Е.А., Алексеева Ю.Н., Антоненкова О.Д., Богоявленского К.Н., Громовой А.Н., Завьяловой В.И., Степанова В.Г., Ч.Янга, П. Бриджмена, Д. Вуда, В. Голдсмита, Д. Кларка и др.

Теоретическим и практическим исследованиям процессов формообразования листовых заготовок, в т.ч. с нагревом, посвящены работы В.И.Ершова, М.Н.Горбунова, В.Б.Юдаева, Ю.Н.Алексеева, В.С.Сотникова, О.В.Попова и других специалистов в области обработки металлов давлением и технологии производства летательных аппаратов. Несмотря на теоретическую и практическую значимость указанных работ, решение проблемы штамповки при сложной схеме деформирования, в т.ч. с нагревом заготовки, далеко до завершения. Анализ указанных работ позволил сделать вывод о необходимости дальнейших исследований напряженно-деформированного состояния, возникающего при изготовлении деталей сложной пространственной формы. В опубликованных работах отсутствуют также методики по расчету энергетических параметров при электровоздействии на заготовку.

Анализ проведенных работ позволил сделать выводы о необходимости решения следующих задач:

• Теоретического и экспериментального исследования процессов изготовления листовых деталей сложной пространственной формы с применением ЭТВ на заготовку (в особенности деталей из труднодеформируемых металлов) на

базе математического моделирования и оптимизации параметров процесса, разработки схем, методов и средств управления процессами штамповки в

шпэз.

• Разработки методики определения энергетических параметров и необходимой мощности трансформатора для электровоздействия на заготовку.

• Комплексного исследования влияния штамповки в ШПЭЗ на физико-механические свойства материала деталей.

• Разработки типовых технологических процессов листовой штамповки в ШПЭЗ и рекомендаций по освоению их в производстве.

• Разработки перспективных схем деформирования листовых заготовок с применением воздействия мощными импульсами тока.

Во втором разделе приведен анализ процесса формообразования обшивок двойной кривизны из заготовок одинарной кривизны с применением ЭТВ на заготовку, проанализированы основные этапы формообразования. Приняты следующие допущения:

1. Общепринятые (однородность, изотропность, несжимаемость).

2. ср=сге£0, т.е. схема напряженного состояния линейна с одним напряжением с,,.

3. Контактное давление q=0.

4. Изменение толщины незначительное: ер=0, еф=-£е.

5. Учитываются силы трения только в зоне контакта заготовки с концами матрицы.

6. Деформация является приближенно монотонной.

Методика определения усилий деформирования заключается в следующем:

-121. Определение момента внутренних сил Мвн.

2. Определение усилий формовки ультрамелких выштамповок РФ.

3. Определение момента внешних сил Мв с учетом усилий формовки выштамповок РФ.

4. Определение усилия штамповки Рш из условия МВН=МВ.

На основании принятых допущений определены меридиональные напряжения Ст(р=(73*.

При определении момента внутренних сил Мвн использованы следующие зависимости в соответствии с рис.2.

^Яп-И, (1)

Я=Ял-81пе-Н0 (2)

с1Р=КСР-с*е-5 (3)

где - координата центра масс сечения, е*

(4)

во

После преобразований:

Мвн=2аа*-5гср(2гн-Созе0-Новр) (5)

При выводе расчетной формулы для определения усилий формовки ультрамелких выштамповок под лючки с равномерным нагревом приняты экспериментально обоснованные допущения:

1. Формовка происходит практически без утонения материала.

2. Величина граничного радиуса между упругой и пластической зонами нагружения составляет (рис.3)

Ягр=г+гм (6)

С учетом того, что вертикальная компонента напряжения в стенке равна: сВст=Осг51па (7)

СХЕМА ИЗГИБА ЛИСТОВОЙ ЗАГОТОВКИ ОДИНАРНОЙ КРИВИЗНЫ В ОБШИВКУ ДВОЙНОЙ КРИВИЗНЫ

а) - ЗАГОТОВКА,

Рис. 2

-ik-

Cxeria cpoprioÔKu ультратлкай круглой быштаппоёки

fyI /НА

toy

íji^íe

' Cf^

чл-у ¿v1^

fyhlïel I6j>l=¡6el , I6j>h/£el

&p = 6e

Pu с. 3

где а - угол наклона стенки.

В результате совместного решения дифференциальных уравнений равновесия с условием пластичности и с учетом соотношений (6) и (7) уравнение для усилия формовки круглой выштамповки запишется в виде:

Расчет усилия формовки квадратной выштамповки заменяется расчетом усилия формовки эквивалентной (равной по периметру сечения) цилиндрической выштамповки.

При определении усилия прямоугольной выштамповки, она разбивается условно на три части - две концевые, составляющие квадратную выштамповку, и центральную незамкнутую часть. Использование в этом случае принципа суперпозиции позволяет легко определить усилие формовки, как сумму его составляющих. Величина усилия, потребного для штамповки обшивки, определяется из условия равенства моментов внутренних МВн и внешних Мв сил. При определении этих моментов используются два принципиально новых положения:

1. Совпадение при изгибе нейтрального слоя напряжений и деформаций с центром тяжести масс поперечного сечения.

2. Учет составляющих момента внешних сил Мв от усилий формовки ультрамелких выштамповок.

Таким образом математическая модель процесса является совмещенной, включающей одновременно выполнение штамповки обшивки и формовки в ней выштамповок.Уравнение для определения усилия штамповки Рш имеет вид :

-1в~

Рш*[г//-51лС%) + 1р;+ре")з + [[гб2*-1ср(гг* Созво-н0-еР)3--и/ШпМгЩ-Соь(ч*/г).п]-(р'в.С+р;-Г )} х

X

х -—--=—----

Уравнение (9) может быть представлено в локализованной записи в виде блоков:

В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований по оценке деформированного состояния заготовки в зонах формовки выштамповок по изменению параметров делительной сетки, определены усилия деформирования. Исследовано также влияние режимов высокотемпературного деформирования на физико-механические свойства материала отштампованных деталей, приведена методика отработки режимов штамповки обшивок двойной кривизны из сплава ВТ20.

Для проведения экспериментальных исследований была создана установка, включающая гидравлический пресс НУС250, трансформатор типа ТОЭСЗ 250/40 для нагрева заготовки, гидравлический стенд для предварительного натяжения заготовки , клеммы-зажимы для передачи тока на заготовку и предварительного ее натяжения. Штамп состоит из стальной матрицы и цинкового пуансона. На торцевых сторонах матрицы установлены на штангах через текстолитовые втулки клеммы-зажимы.

Достоверность теоретических исследований подтверждена

экспериментально: погрешность по усилию штамповки - в пределах 14%.

Рш=А+(Б-В-Г) Д/(Е+Ж)

(10)

Исследование деформаций с помощью делительной сетки показало правильность предположений о распределении деформаций в зоне выштамповки под лючки, что подтверждается и замером толщин.

При проведении испытаний на статическую и усталостную прочность и металлографических исследований установлено, что при скоростном нагреве заготовки (не более 2-х мин) до температуры 920 °С увеличивается прочность на 8-10%, пластичность - на 15-20%, и малоцикловая усталость - в 2 раза.

Экспериментально установлено, что оптимальными значениями параметров исследуемого процесса при изготовлении обшивок двойной кривизны из сплава ВТ20 являются: температура нагрева 950+30 °С; скорость деформирования 1000мм/с; предварительное натяжение или сжатие заготовки; в упругой области термофиксация детали после формообразования в штампе; наличие технологических припусков из более пластичного материала для фиксации деталей сложной пространственной формы в клеммах-зажимах.

В четвертый раздел вошли материалы по оптимальному проектированию процессов, разработке методов и средств штамповки листовых деталей Л.А. в штампах с применением ЭТВ на заготовку, освоению процессов в производстве и расчету технико-экономической эффективности. Материалы составлены на основании комплексных теоретических и экспериментальных исследований и проведения совместных работ с НИАТ, АООТ ОКБ Сухого, МГАТУ.

Результатом исследования и обобщения отечественного и зарубежного опыта явился выпуск технологической инструкции (ТИ) по штамповке деталей из титанового сплава ВТ20 с нагревом заготовки методом электросопротивления, основные положения которой могут быть использованы для изготовления деталей различной формы из труднодеформируемых титановых и алюминиевых сплавов. ТИ охватывает вопросы анализа номенклатуры листовых деталей, выбор деталей

для штамповки в ШПЭЗ, расчета и проектирования технологических процессов, источников питания, оснастки, приспособлений, проектирования и механизации участков изготовления деталей из труднодеформируемых деталей и их сплавов. Рассмотрены, практически, все операции листовой штамповки и калибровки взамен традиционных методов и ручного формообразования в опытном и серийном производствах.

Разработана методика и блок-схема расчета усилия штамповки Рш (рис.4). Даны примеры расчетов технологических процессов штамповки листовых деталей с оптимальными режимами.

Весьма актуальной является задача внедрения процессов изготовления в ШПЭЗ в опытное производство, где объем ручных работ достигает 80-100%. Опытно-промышленная отработка процессов штамповки деталей в ШПЭЗ показала:

принципиальную возможность штамповки высокопрочных труднодеформируемых алюминиевых и титановых сплавов (типа 1420, 1450, ВТ20, ВТ23);

- возможность снижения объема ручных работ в 3-4 раза, существенного улучшения качества деталей, увеличения лопустимой степени деформации на 6080%.

В КнААПО создан комплексно-механизированный участок по изготовлению деталей из титановых сплавов. Разработанные процессы во многих случаях оказались безальтернативными для вновь запускаемых в производство деталей.

Штамповка деталей в ШПЭЗ при оптимальных параметрах позволила сократить объем ручных работ в 2-3 раза, увеличить предельную степень деформации на 60-80%, улучшить точность на 2-4 квалитета.

Схема расчггй. усилия штамповки для деталей двойной кривизны с выштамповками (совмещенный техпроцесс)

Исходные данные: Тл», 5, вгр,л., 6%,

/л,ч*, а*, 1,1', С',п, во, 8Р> к о, н, Хер,г«,У

Определение Р' , Р "... Ф-ла :('Э)

Определение блока "А" ад/ ЫпЧг + Pt+Pl

Определение блока "Г"

ЯвГ+р/.Г

Определение блока "Б" £6s-S-icp(£i*-Cos6<,-R* &р)

Определение блока "В" 2JV[Sin 4</г • LJi - Cos Ьг ПЗ

JL

Определение блока "Л" Со5 1-уи ■ Ьсп

Определение блока "Е"

Определение блока "Ж" (5¿п Чк/г-и ^ЩУП

Определение усилия штамповки Р А-ь(Б-В-Г)-Д/(Е+Ж) ш

С

Епа

Рис. 4

-гонг предприятии принято решение о переводе 80% листовых деталей с титанового сплава ОТ4 на сплав ВТ20. Перспективные направления внедрения разработанных процессов в виде схем представпенны на рис.5, где изображены следующие технологические процессы:

1) способ штамповки листовых деталей с предварительным натяжением заготовки;

2) способ штамповки листовых деталей с предварительным сжатием листовой заготовки;

3) обтяжка-формовка листовых заготовок;

4) гибка листовых заготовок;

5) обтяжка-гибка профилей.

Анализ технико-экономической эффективности процессов штамповки деталей в ШПЭЗ, освоенных в опытном и серийном производстве, производился в соответствии с действующими методиками АН РФ, Стандартом предприятия и методическими материалами НИАТ.

Основными статьями эффективности освоения процессов штамповки в ШПЭЗ в серийном производстве явились:

-экономия заработной платы производственных рабочих;

- снижение затрат на изготовление штампов в 5-8 раз;

- экономия металла при штамповке деталей на 20-40%;

- снижение потерь от брака в 3-5 раз.

Для разных классов листовых деталей себестоимость снизилась в 1,6-2,0 раза. Общая эффективность от внедрения только при изготовлении одного самолета СУ27 составила 60,0 млн. руб. (в ценах 1995 года).

Эффективность внедрения процессов штамповки с применением ЭТВ на заготовку показана на рис.6.

ЭШШЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ ПРОЦЕССОВ ШТАМПОВКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОВОЗ ДЕЙСТВИЯ НА ЗАГОТОВКУ

СтЪрТпр^Ь,)

40°о

100

50

5 о /о

ОПЫТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

>

■

к-1

■457с ,. 1

1

1

и

классы деталей

СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Ст Тр 7ПР(Щ

-себестоим. -трудоемк.

1-точность i /ПРУЖИНЕНИЕ,) \ утонение 1

i - традиционная технология

Технологическая себестоимость_

Ст=Зм+Зс+Зн-А0-Р0Лсн+Э + +А5 + ПБр.

Условно - годовая экономя; Эу.г. = ст ~ст

Экономия ГОДОВЫХ производственных затрат.

Зщ.-Эул-Ен(к1скд

I ЕЗпр =60 ООООООруб

Рис.6

Наиболее перспективным направлением является штамповка деталей с применением обработки мощными импульсами тока (ОМИТ).

В КнААПО создана опытно-промышленная установка на базе гидравлического пресса Н\/С160 и трансформатора ТОЭСЗ 250/40, который после доработки может развить мощность в импульсе до 500 кВт. Проведена полная технологическая подготовка для проведения опытно-промышленных исследований штамповки сОМИТ. Данная установка позволит уменьшить расход электроэнергии в 2-5 раз, снизить температуру нагрева заготовки в 1,5-2,0 раза, повысить эксплуатационные характеристики изготавливаемых деталей по сравнению с освоенной технологией.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. В результате выполнения теоретических и экспериментальных исследований разработаны научно-практические основы проектирования эффективных технологических процессов формообразований деталей Л.А. в штампах с применением ЭТВ на заготовку. Разработана методика расчета оптимальных параметров технологических процессов, реализованная для конкретных технологических операций и деталей Л.А.

2. На основе уравнений деформационной теории пластичности разработана математическая модель процесса формообразовния листовой заготовки в деталь сложной пространственной формы, позволяющая рассчитать напряжено-деформированное состояние и усилия деормирования при штамповке с ЭТВ.

3. Выделены и исследованы основные факторы управления процессами штамповки в ШПЭЗ, их влияние на характер НДС, точность штампуемых деталей.

Разработана методика расчета оптимальных параметров ЭТВ на заготовку критериям минимальных энергозатрат и максимальных служебных характеристи!

4. Установлено, что в процессе штамповки в ШПЭЗ, можно добиты снижения утонения детали в характерных местах на 20 ч-50%, пружинения в V 2,0 раза по сравнению с традиционными методами штамповки.

Произведен расчет оптимальных параметров основных процессов инструмента. Результаты исследований отражены в Т.Н.

5. Проведением испытаний на статическую и усталостную прочност металлографическими исследованиями установлено, что разработанн: технология штамповки деталей позволяет увеличить прочность на 8-10%, малоцикловую усталость - в 2 раза. После снятия остаточного напряжен! вакуумным отжигом малоцикловая усталость увеличивается еще на 22%.

6. Разработаны структуры технологических процессов штамповки деталей I труднодеформируемых листовых заготовок применительно к опытному серийному производству. Созданы оригинальная оснастка и инструмент, метод штамповки листовых деталей сложной пространственной формы с последующе калибровкой термофиксацией.

7. Результаты работы внедрены на ряде авиационных предприятий, в то числе в КнААПО, где создан комплексно-механизированный участок п изготовлению деталей из титановых сплавов. . Материалы ТИ использован! головным технологическим институтом АООТ НИАТ и рядом предприятий отрасл! Экономический эффект от внедрения данной технологии в производство состави 60,0 млн. рублей при изготовлении одного самолета СУ27 (в ценах 1995 года Намечены перспективные направления дальнейших исследований.

-¿ь'-

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Технологическая инструкция 0750.9416.25221.00758. Формообразование деталей из листовых титановых сплавов с электроконтактным нагревом заготовок. КнААПО, Комсомольск-на-Амуре, 1994, 30 с.

2. Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н., Урманов Р.Б. Штамповка деталей из листовых заготовок. Сборник "Эврика 95" N4. М., 1995, с.41-47.

3. Сапожников В.М., Иванов Ю.Л. и др. Интенсификация технологических процессов формообразования деталей из труб.-М.-Машиностроение, 1995. 169 с.

4. Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н., Макаров К.А. "Разработка технологий, создание оборудования и средств оснащения для штамповки деталей с электровоздействием на заготовку". Тезисы доклада 4-ой Дальневосточной научно-практической конференции "Совершенствование электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий", КнАГТУ, г. Комсомольск-на-Амуре, 1995, с.80.

5. Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н., Макаров К.А. Исследование процесса формообразования деталей из листовых заготовок с электроконтактным нагревом. Сб. трудов КнАГТУ "Прогрессивная технология обработки материалов", N3, КнАГТУ, г. Комсомольск-на-Амуре, 1995, с.58-64.

6. Попов О.В., Иванов Ю.Л. и др. Разработка и внедрение технологических процессов изготовления деталей с применением электроимпульсного воздействия на листовую заготвку. Заключительный отчет по НИР N121, М.,-МАТИ,-1993,12 с.

7. Ершов В.И., Иванов Ю.Л. и др . Исследование процессов штамповки листовых деталей из титанового сплава ВТ20 с электроконтактным нагревом. Отчет по НИР N101, М..-МАТИ,- 1994, 26 с.

8. Иванов Ю.Л. Применение современных технологий в самолетах СУ27 четвертого поколения //Военные технологии, N11, М., 1995, с.72-74.

-¿ь -

9. Муравьев В.И., Иванов Ю.Л. и др. Исследование взаимодействия титана I его сплавов с окружающей средой при изготовлении сложны; конструкций.//Проблемы машиностроения и надежности машин. М., Наука (е печати, план 1996 г.).

10. Сапожников В.М., Иванов Ю.Л. и др. Монтаж, контроль и испытания гидрогазовых систем Л.А.-М.,-Машиностроение (в печати, план 1996 г.).

11. Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н., Макаров К.А. Исследование процессе

i

.' I

формообразования деталей из листовых заготовок с электроконтактным нагревом //Проблемы машиностроения и надежности машин,-N5, М„ Наука, 1995, с.74-78.

12. Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н. Устройство для штамповки деталей с электроконтактным нагревом заготовок. Заявка на изобретение, N95103153 от 16.03.95, ПР от 11.09.95.

13. Иванов Ю.Л., Марьин Б.Н., Макаров К.А. Заготовка для листовой штамповки с электроконтактным нагревом. Заявка на изобретение N95107862 от 16.05.95, ПР от 20.11.95.

14. Макаров К.А., Муравьев В.И., Иванов Ю.Л. и др. Оптимизация параметров технологических процессов изготовления элементов конструкций летательных аппаратов из титановых сплавов, отчет по НИР N01.9.40.005340, тема N Г-19/94, КнАГТУ, Комсомольск-на-Амуре, 1995, 31 с.