автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Исследование, разработка и внедрение технологическихпроцессов электрогидравлической штамповки с применением многоэлектродных разрядных блоков

р Г 5 ОД

^ б ОИТ 1335 Харківський авіаційний інститут

їм. М.Є.Жуковського

На правах рукопису

КНЯЗЄВ Михайло Климович

УДК 621.7.044

ДОСЛІДЖЕННЯ, РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧИЇХ ПРОЦЕСІВ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОЇ ШТАМПОВКИ З ЗАСТОСУВАННЯМ БАГАТОЕЛЕКТРОДНИХ'РОЗРЯДНИХ БЛОКІВ

і

Спеціальність 05.03.05 - Процеси і машини обробки тиском

Автореферат, дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Харківський авіаційний інститут ш. М.Є.Жуковського

На правах рукопису

КНЯЗЄВ Михайло Климович ■

УДК 621.7.044

ДОСЛІДЖЕННЯ, РОЗРОБКА ТА ВПРОВАДЖЕННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОЇ ШТАМПОВКИ З ЗАСТОСУВАННЯМ БАГАТОЕЛЕКТРОДНИХ РОЗРЯДНИХ БЛОКІВ

Спеціальність 05.03.05 - Процеси і машини обробки тиском

Автореферат, дисертаціі на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

/

Дисертація є рукопис

Роботу виконано на кафедрі технології металів і авіаційного матеріалознавства Харківського авіаційного шституту ім. М.Є.Жуковського

Науковий керівник доцент, кандидат технічних наук

ЧЕБАНОВ Юрій Іванович Науковий консультант академік Академії інженерних наук

України, доктор технічних наук, професор

БОРИСЕВИЧ Володимир Карпович Офіційні опоненти доктор технічних наук, професор

ДОЛМАТОВ Анатолій Іванович, заступник директора -ДП ХШ "ФЕД", кандидат технічних наук КОРЗИНКІН Сергій Дмитрович Провідна організація Харківське державне авіаційне

вироониче підприємство Захист дисертації відбудеться ” 27 " жовтня 1995 р.

о 16 год. 00 хв. на засіданні спеціалізованої ради Д02.27.06 у Харківському авіаційному інституті їм. М.Є.Жуковського за адресою: 310070 м.'Харків, вул.Чкалова, 17.

Запрошуємо прийняти участь у обговоренні дисертації або надіслати відгук на автореферат, засвідчений печаткою.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківського авіаційного інституту.

Автореферат розісланий ”5.0 " &ги' 1995 р.

Вчений секретар „ спеціалізованої ради Д 02.27.06,

доктор технічних наук, професор СГС. }\ж^ІЧЛ.ШЖШЮВ

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

1.1.Актуальність теми

Сучасний розвиток науки і техніки перш за все визначається розробкою нових високоефективних ресурсозберігаючих технологій і обладнання.

До 75% листоеих деталей, які входять до складу' авіаційної і космічної техніки,е листсштамлованими. Значна їх кількість міститься у вирооах хімічного і харчового машинобудування, автомобільної, тракторної і інших галузей промисловості. За оцінками фахівців до Є0% цих деталей доцільно виробляти способами імпульсної обробки тиском.

Спосіб електрогідравлічної штампоЕки (ЕГШ) - один з імпульсних способів. Він має ряд специфічних переваг, які дають можливість встановлювати електрогідравлічне обладнання (ЕГ-обладнання) в цехах з традиційними металоріжучими верстатами .

Центральним вузлом ЕГ-обладнання є розрядна камера(розрядний блок). Саме в ній відбувається виділення накопиченої в конденсаторній батареї електричної енергії, формуються енергосилові фактори, які діють на заготовку.

Одним з останніх досягнень в області ЕГШ є ідея створення багатоелектродних розрядних блоків (БРБ), яка реалізована в розробках лабораторії ЕГШ ХА1 під керівництвом Ю.І.Че-баноЕЗ. БРБ уявляє собою сукупність електродних систем-направленої дії (ЕСНД), об'єднаних в один розрядний вузол» Таке конструктивне рішення значно розширює технологічні можливості ЕГ-обладнання за рахунок інтенсифікації навантаження при виникненні нелінейних ефектів взаємодії енергосилових •факторів розрядів в групі ЕСНД і керування полем навантаження заготовки. .

На основі застосування БРБ розроблено ряд технологічних процесів штампування авіаційних і автомобільних листових деталей, спроектована і виготовлена дослідно-промислова установка, модернизовано серійний електрогідравлічний прес, розроблено проект зверхпотужного (у сучасному розумінні) пресу з накопичуваною енергією 2700 кДк і проект модернізації гідравлічного пресу простої дії в електрогідравлічний.

Але, до цього часу не вивчені і не досліджені в достатній мірі технологічні можливості і особливості застосування БРБ, не визначені і не досліджені багато факторів, які визначають поле тиску на заготівці і процес і! деформування при навантаженні БРБ, що не дозволяє коректно проектувати технологічні процеси.

Для широкого впровадження технологій ЕГШ, основаних на застосуванні БРБ, необхідно провести комплекс досліджень їх роботи, визначити технологічні принципи їх застосування і методику проектування відповідних техлроцесів.

1.2.Мета і задачі дослідження^

Мета роботи є комплексне дослідження особливостей процесів навантаження і деформування листових заготовок дією багатоелектродних розрядних блоків і розробка на основі цього дослідження наукових передумов широкого впровадження технологій ЕГШ в аерокосмічній та іншіх галузях промисловості.

Для досягнення поставлешюі мети необхідно вирішити слідуючі задачі:

- вивчити механізм і закономірності формування навантаження на заготовці при багатоелектродному розряді;

- розробити математичну модель і алгоритм розрахунку поля навантаження плоскої листової заготовки і технологічну модель процесу фГфМОУТВОррРиа пето*» тпп ло-пот.-с лауфу.

високовольтному розряді в БРБ;

- спроектувати і виготовити дослідно-промислову електрогідравлічну установку для проведення експериментальних рооїт і виготовлення деталей з застосуванням БРБ;

- провести теоретичні і експериментальні дослідження процесу деформування заготовки;

- розробити практичні рекомендації для проектування технологічних процесів ЕГШ і розрядних систем БРБ для технологічних агрегатів обладнання;

- здійснити дослідно-промислову реалізацію результатів роботи.

1.3.Методика досліджень

Розроблена в дисертаційній роботі методика дослідження полів тиску заснована на застосуванні раніш невідомих Оага-тсмісцевих мембранних датчиків з кроком розташування точок заміру тиску 12 мм. Застосування даного вимірювального пристрою дозволило одержати докладну картину розподілу тиску на перепоні в умовах реальної формовки локальних елементів при різних схемах навантаження БРБ. Для оцінки дії імпульсного тиску застосовувався критерій "еквівалентний статичний тиск", який розраховувався по прогину мембрани за відомою формулою Лапласа.

Експериментальні дослідження проводились на Спеціально’ розробленій і виготовленій дослідно-промисловій електрогідравлічній установці УЕГШ-2.

Результати обробки експериментальних'даних були застосовані для побудови математичної моделі, яка описала дію багатьох факторів і явищ на розподіл тиску на перепоні. Коректність моделі в технологічних діапазонах і її ефективність при проектуванні техпроцесів і БРБ доказана результатами по-

рівняння розрахункових і натурних експериментів.

1.4.Наукова новизна Отримано рішення задачі визначення полів тиску при навантажені БРБ в залежності від кількості і розташування підключених ЕСНД.орієнтаці і розрядних каналів та інших факторів.

Виконано експериментальне дослідження полів тиску при навантажені БРБ плоскої жорсткої перепони.

Визначені і досліджені фактори, які визначають розподіл тиску на перепоні і властиві тільки БРБ.

Отримана експериментальна залежність величини проштамповки від параметрів навантажуючого імпульсу при формовці дуже малих елементів з великою кривизною для сталі 08кп і алюмінієвого сплаву АК4-1.

Розроблені способи штампування листових деталей з допомогою БРБ, які захищені авторськими свідоцтвами.

1.5.Практична цінність Одержані результати теоретичних і експериментальних досліджень полягли в основу для розрооки техпроцесів штамповки ряду деталей авіаційного і автомобільного класу.

Застосування методики розрахунку полів навантаження дозволяє виконувати технологічну підготовку виробництва без проведення дослідного відпрацювання техпроцесів, оцінити технологічні можливості існуючого ЕГ-обладнання і проектувати БРБ з заданими технологічними можливостями. Це веде до економії ресурсів і забезпечує високу якість виробів при низких витратах на їх виробництво.

Розроблені рекомендації по проектуванню техпроцесів ЕГШ і БРБ для ЕГ-обладнання.

1.6.Практична реалізація робіт - •

Результати роботи у вигляді технологічних процесів, методу розрахунків основних конструктивних параметрів БРБ, а також алгоритмів і пакетів прикладних програм реалізуються на Харківському державному авіаційному виробничому підприємстві (ХДЛВП), Савелівському виробничому об'єднанні (СВО) "Прогрес", Лубенському машинобудівному заводі "Автомат".

Пакети прикладних програм, результати досліджень, а також розроблене обладнання застосовуються в учбовому процесі кафедри технології металів і авіаційного матеріалознавства ХАІ в курсі "Технологія обробки металів тиском".

1.7.На захист виносятся

- методика і результати експериментального дослідження полів тиску на перепоні з допомогою багатомісцевих мембранних датчиків;

- математична модель і алгоритм розрахунку полів тиску при навантажені БРБ;

- рекомендації по штамповці локальних елементів великої кривизни способом ЕГШ з застосуванням БРБ;

- методи розрахунку параметрів технологічних процесів ЕГШ і основних конструктивних параметрів БРБ при заданому потреб-иому розподілу тиску на заготовці.

1.8.Публікації { апробація роботи Результати даного дослідження опубліковані у 4-х наукових статтях і 3-х тезах докладів. Практичні розробки захищені двома авторськими свідоцтвами.

Основні результати роботи докладалися і обговорювалися:

- на Всесоюзній науково-технічній конфереціі "Імпульсна обробка металів" (м.Харків, 1990 р.);

- на Всесоюзних науково-технічній конференціях "Електричний

розряд у рідині і його застосування у промисловості" (м.Миколаїв, 1988 ,1990 р.);

- на науково-технічних конференціях Харківського авіаційного

інституту (1986-1994 р.); ^

- на науково-технічних семінарах кафедри технології металів і авіаційного матеріалознавства ХАІ (1986-1995 р.);

- в лабораторії ЕГШ ХАІ (1986-1995 р.);

- на науково-технічних нарадах ХДАВії, СВО "Прогрес", Лубенському заводі "Автомат".

• 1.9.Структура і обсяг роботи

Реферована робота складається з вступу, п'яти розділів, закінчення, Еикладенких на 129 сторінках машинописного тексту.

Гооота загальним обсягом 223 сторінки містить 9 таблиць, 92 малюнка, список використаних джерел з 113 найменувань .

2. ЗМІСТ РОБОТИ У вступі обгрунтовується актуальність оорзного напрямку досліджень, підкреслюється наукова новизна, народно-господарче значення проблеми, відзначається економічна неоохід-ність проведення дослідних робіт.

У першому розділі дисертації технологія ЕГШ аналізується як об'єкт дослідження з застосуванням системного підході'. Виробництво на базі використання технології ЕГШ розглядається як технологічна система (Т-система), яка включає до сеое об'єктну, суб'єктну, функціональну та інформаційну складові. Основним системостворюючим відношенням такої Т-системи е процес перетворення листових матеріалів у штамповані напівфабрикати. способом ЕГШ.

розвитку і стану функціональної складової (власно технологічного процесу перетворення заготовок у вироби) і суб’єктної складової (ЕГ-оСладнання, розрядний вузол), а також їх взаємозв'язки з об'єктною (листова заготовка) та інформаційною складовою (сукупність знань про функціонування і струк-

V

туру Т-системи і ї і складових).

Визначено, що основними проблемами ігри реалізації про-цесов ЕГШ є відносно низькі інтенсивність навантаження і керованість полем навантаження заготовки. Розглянуто ряд розрядних вузлів ЕГ-обладнання і гідродинамічні процеси, які відбуваються в них при розряді. На основі анализу у якості одного з варіантів рішення проблем ЕГШ запропоновано застосовувати БРБ, які уявляють собою сукупність ЕСНД і мають у зв'язку з цим принципово нові якості. Ідея БРБ народилась і реалізувалась у стінах ХАІ на кафедрі технології металів і авіаційного матеріалознавства в лабораторії ЕГШ під науковим керівництвом Ю. І.Чебановз.

Проведенний аналіз визначив мету і задачі дослідження.

У другому розділі викладенії методика і результати експериментальних досліджень полів тиску при навантажені БРБ. Дослідження проводились на дослідно-промисловій установці УЕГШ-2. Методика проведення експериментів передбачала застосування нового вимірювального пристрою - багатомісцевого мембранного датчика.З його допомогою одержані докладні карти полів тиску на відносно великій площі (щільність розміщення точок (міст) заміру 3600 шт./м2).

Результати експериментів підтвердили припущене раніш явище інтенсифікації навантаження за рахунок взаємодії енергосилових факторів від розрядів у кількох близько розташованих ЕСНД. Визначено раніш не досліджений ефект зміщення

точки максимального тиску на перепоні відносно осі ЕСНД при неві сесиметричному розташуванні каналу єлектророзряду (КЕР) у порожнині ЕСНД. У якості специфічних факторів, які впливають на поле і інтенсивність навантаження визначені кількість

і взаємне розташування підключених ЕСНД, відстань від БРБ до перепони, взаємна орієнтація КЕР у порожнинах ЕСНД, наявність направляючих порожнин ЕСНД, наявність жорстких стінок , в зоні навантаження, перетікання енергії поміж контурами в 1 багатоконтурному розрядному ланцюзі генератора імпульсних струмів (ГІС).

Експерименти проведені для однієї, двох, трьох, п'яти І семи підключених ЕСВД. Відстань до перепони Н, прийнята 50,

80 і 130 мм. Для розрядів з заданою орієнтацією КЕР розташування розрядних каналів визначалося при допомозі ініціюючих дротинок.

Запропоновано величину імпульсного тиску оцінювати величиною еквівалентного статичного тиску по прогину мембрани. Еквівалентний статичний тиск (далі тиск) розраховувався за відомою формулою Лапласа

Р = 2 овб/Н .

Радіус сферичної лунки визначали з виразу •

И = (їі2+ гг)/21і , де Ь - прогин мембрани;

г - радіус отворів у корпусі багатомісцевого мембранного датчика.

Результати експериментів надаються у нормованому вигляді . У якості загальної норми по тиску була застосована величина максимального тиску від однієї ЕСНД для відстані до перепони 50 мм

_ 11

Результати експершентів приведеш у вигляді карт полів тиску (мал.1), таблиць,графіків і емпіричних залежностей. На картах полів тиску суцільними лініями нанесені ізобари, ділянки перепони з різним рівнем тиску мають різну штриховку.

Показано, що для двох ЕСНД (мінімальної кількості, при якій виникають ефекти взаємодії) зміна орієнтації КЕР приводить до значної різниці у формі зони навантаження та його інтенсивності. При збійній орієнтації КЕР максимальний тиск у зоні взаємодії поміж двома ЕСНД досягає 1,17 , площа дільниць перепони з тиском 1,0 і вище складає 47 см*. При розбіжній орієнтації КЕР відповідні показники дорівнюють 2,85 і 55 см“.

У роботі доеєдєно, що схема навантаження з збіжною орієнтацією КЕР забезпечує мінімальне проявлення ефектів взаємодії, а схема з розбіжною орієнтацією - максимальне. Схеми навантаження з будь-якою довільною орієнтацією створюють проміжну інтенсивність у зоні взаємодії поміж мінімальною і максимальною.

На мал.2 приведені графічні залежності максимального тиску від кількості підключених ЕСНД для різних виконань БРБ. Явно, що для кількості ЕСНД 3-7 веліетина Р досягає свого насичення. Збільшення кількості підключених ЕСНД не приведе до помітного зростання максимального тиску. При цьому криві, що описують залежність Рт для схем навантаження з збіжною і розбіжною орієнтацією КЕР, обмежують діапазон можливих значень Рт для розрядів з довільною орієнтацією КЕР для БРБ з направляючими порожнинами.

Встановлено, що ефекти взаємодії для БРБ без направляючих порожнин проявляються сильніше, ніж у БРБ з наявністю такових вже для двох-трьох підключених ЕСНД. Хоч інтенсив-

Карта поля тиску для трьох ЕСНД з розбіаною орієнтацією КЕР для Н0 = 50 гам

\\\\\ 1,0 £ Р < 2,0; 883$ 2,0 < Р < 3,36;

Мал. 1

Залежність максимального тиску від кількості підключених ЕСНД для Н3 = 50 мм

О БРБ; о--------------------БРБ без направляючих порожнин;

А -------- БРБ з розбіжною орієнтацією КЕР;

V БРБ зі збіжною орієнтацією КЕР

Мад. 2

ність навантаження однією ЕСНД без направляючої порожнини

V

помітно нижче, ніж у ЕСНД з такою.

Концентрація навантаження оцінювалася за допомогою зве-денного тиску. Цей показник^розраховувався за формулою

*пр=Д<<*і+ *і+і> 3і>/23з ’

до і Рі+1 - тиск на ізобарах;

Зі - площа, яка обмежена ізобарами Рі и Рі+1 ;

- площа ефективного навантаження, яка обмежена ізобарою 0,1; п - кількість ізобар.

Ізобара п+1 уявляє собою точку максимального тиску на карті поля тиску. Концентрація навантаження різко зростає із збільшенням кількості підключених ЕСНД до трьох і досягає насиченості при 3-7 ЕСНД.

У роботі також приведені карти полів тиску, які ілюструють ефект підвищення тиску біля жорстко! стінки і нерівномірність розподілу тиску при перетіканні енергії поміж розрядними контурами. Встановлено, що рівень тиску біля стінки, віддаленої" від зони навантаження на відстань, яка дорівнює 2-3 діаметрам ЕСВД (Й ), може досягати максимального тиску у самій зоні навантаження. Показано,що рівень максимального тиску в зоні навантаження ЄСНД може зменшитись до 0,1-0,5 через перетікання енергії.

Третій розділ присвячений теоретичному аналізу і узагальненню експериментальних даних, побудові математичної моделі полів тиску при навантаженні БРБ, розробці алгоритму і пакету прикладних програм для розрахунків полів тиску на ЕОМ.

В математичній моделі полів тиску був прийнятий принцип суперпозиції. Тиск в будь-якій довільній точці ;) на перепоні

являє собою суму трьох складових. В якості самостійних джерел навантаження розглядаються ЕСНД, а також зони взаємодії поміж ними і зони концентрації енергосилових факторів біля жорсткої стінки

- П - Ш - V -

р5 ■

де - тиск, створений 1-ю ЕСНД;

Р і - тиск, створений 1-ю зоною взаємодії;

Рту - тиск, створений у-ю зоною концентрації;

к . - коефіцієнт,залежний від кількості підключенних ЕСНД;

Ді

п - кількість підключенних ЕСНД;

ш - кількість зон взаємодії;

V - кількість зон концентрації.

Залежність Рі = Г(г) запропановано шукати у вигляді екс-понеціальної функції

І) _ Т>

і = Рті ЄХР(~аіі ги> •

де Рті - максимальний тиск на перепоні, який розвива 1-а ЕСНД; г. . - відстань від точки максимального тиску (центру зони

•і- о

навантаження) 1-ої ЕСНД до точці 3; аіі ~ коефіцієнт, який враховує концентрацію навантаження 1-ої ЕСНД в залежності від напрямку на точку 3.

Вказаний еигляд функці і одержаний шляхом апроксимації експериментальних кривих розподілу тиску, побудованних для однієї ЕСНД в двох перпендикулярних площинах. Встановлено, що ізобари мають форму, яка близька до еліпсу. Центр зони навантаження (еліптичних ізобар) зміщений відносно осі ЕСНД на величину Д = 0,23 + 0,36(Н - 0,625), де Н, = Н_/Б„ .

Р о З 3 гі

Визначено, що для еліптичної ізобари з рівнем тиску 0,1 розміри великої А і малої В осей описуються емпіричними залежностями

А - 1,4 + 0,64(Н3- 0,625) ; В = 1,12 + (Н3~ 0,625) .

Більш складні емпіричні вирази одержані для описування

ізобари 0,1 в зоні взаємодії у залежності від відстані до

перепоїш Л.-, кроку розташування ЕСНД 1 , взаємної орієнтації з _ ц

КЕР, величини зміщення Ар.

Розподіл тиску в зонах концентрації енергосилових факторів біля жорсткої стінки також описаний експоненціальними залежностями. При цьому експонентЯний розподіл по лінії стінки має повну форму, ^а в напрямі по нормалі до лінії стінки - урізану наполовину по значенню Р .

Алгоритм розрахунків полів тиску оснований на застосуванні вказанішх емпіричних залежностей і формул аналітичної геометрії на площині. Розміри розрахункової області відповідають розмірам робочої зони електрогідравлічної установки. Розрахунки значень тиску проводилися в вузлах прямокутної сітки на площі, обмеженої колом радіусом И . Для кожного вузла обчислювалися параметри зон навантаження підключених ЕСНД, зон взаємодій (мал.З), зон концентрзціі.

Розробленій пакет прикладних програм ПЕОМ передбачає роботу у діалоговому режимі. Початковими даними для розрахунків є : радіус стінки робочого об'єму Я , відстань до перепони Н , номери підключених ЕСКД, величина максимального тиску на перепоні для кожної ЕСНД Р і, розміри виділеної ділянки розрахункової області. Для конструкторських розрахунків основних параметрів БРБ задаються також діаметр вихідних отворів ЕСНД Вн, крок розташування ЕСНД 1 . Інформація виводиться у вигляді цифрових кодів від О до 9, кожний з них відповідає своєму діапазону, значень тиску (мзл.4).

Встановлено, що різниця між експериментальними даними і результатами розрахунків по величині максимального тиску.

Елемент розрахункової схеми

1ц - відстань між осями ЕСНД; а1, - кути орієнтації КЕР;

Дрі, Лр-^ - зміщення центрів зон навантаження ЕСНД; -

відстань між центрами зон навантаження; с^-ц - кут нахилу відрізку відносно центру зони взаємодії; координати : ( Хр^; Ур-^), ( Хр^; Урд^) - центрів сон навантаження ЕСНД; ( Х^; " центру зони взаємодії деох ЕСНД; КЕР - канал

електророзряду

Мал. З

Розрахункова карта поля тиску для семи ЕСНД з довільною орієнтацією КЕР для Н0 = 130 мм

44: 443321 4432211 44321111 443211111 4432111111 44332111111 44321111111

4443322111111111И 1 іТі1223333 44433221 1111111111111111111223333

1111111ООООООООООО1111111223^ 111101111111ЮОООООООІ111112333 11111111111111111100000111112233 111111111111111111111000011112233

1111111111111111111111100011112233 11111111111111111111111110011112333 111122222222111111111111111011112333 1222223333332221111111111111111111233 443211111112222333334443333222211111111111111111233 432111112222333334444444433322222111111111111111223 43321111223333444444444444433332222221111111111111233 43321112233344444444444444443333333222211111111111233 43211112233444444444444444444433333332221111111111233 43211112233444444444444444444444443333221111111111234 44311112233444444444444444444444444433221111111111234 4443211222333444444444444444444444444332221111111112344 44321122233334444444444444444444444433322221111111234 4332112222333344444444444444444444443333322211 1111234 4332111222223334444444444444444444443333332221111 1234 43321111112223334444444444444444444444443332211111234 433211111111222333333333334444444444444443332211 12334

332111111111 433211111111 43321111111 44321111111 4432111111 443211111 44321111 4332111 433321 4332

22333333333334444443344444443322111234 3343333333444433322112344

11111 1111111 1111111 1111111 1111111 1111111 ЮОООІ 1 1111001 44332211111111 443332211111

3333

3322222344 33332222223444 22222222222222221123344 111111111123344 11111111122344 1111111123344 111111223344 1111223344 112233444 2233444 233344 33333333333 4

Номер

ЭСНВ

1

Угол ориентации КЭР, град.

340

15

ЗО

60

120

170

230

Размеры расчетной ячейки У\х=Э-3 мм , 1\у=12-5 мм

Расчетная область, км Хтіп= 50 Улпл= 50 Кшах=550 Угааэ:=550

Расстояние до заготовки Нз= 130-0 мм

Плспдадъ эффективного нагружения при Р >= 0.1 Ээ = 1909-7 см Кб-

Код

0

1

2

3

4

Нормированное давлений 0-0 <= Р.< 0-1

0-1 <= 0.5 < = 1 -О < =

Р Р < Р <

.0 <= Р <=

0-5 1 .0 2-0 4.8

Пдоиадь нагружения, 47-5 810-2 313-7 380-8 405- 1

Приведенное давление Рпр=1.27

СМ КВ -

Мал. 4

зведеного тиску, площі ефективного навантаження для більшості випадків не перевищує 20% . В окремих випадках розходження по величині зведеного тиску може досягати 27,5%, пло-вц ефективного навантаження - 39%.

У четвертому розділі викладені результати експериментального дослідження процесу формовки локальних важкостворю-ваних елементів та Його теоретичне уявлення. По матеріалах публікацій приводяться аргументи, які підтверджують, що існує зв'язок між жорсткостю елемента деталі і параметрами імпульсу навантаження: максимальним (піковим) тиском і характерним часом в. Описана методика і приведені результати експериментів по формсЕЦі сферичних пукльовок діаметром 2,522,0 т імпульсом тиску з заданими параметрами.

В роботі прийнято оцінювати, долю енергії факторів навантаження, яку сприймає заготовка у вигляді енергії її деформування, величиною тиску РДЄф , котрий розраховується за формулою Лапласа.

У розділі приведені графічні залежності тиску,як показника енергії деформування, і прогину заготовки від діаметру матриці у відносних величинах Рдеф= h де

d^/S , h = h/d^. На графіках також приведені теоретичні криві для випадків навантаження імпульсами тиску з збільшенним часом 9 при Pm = const,меншій інтенсивності Р^ при 0 = const.

Показано, що для невеликих розмірів елементів великої жорсткості dm<(5-7) і малим часом деформування (їдеф<0) реалізуються умови квазі статичного деформування. Із збільшенням часу 9 збільшується відносний прогин заготівки h і,відповідно, сприйнята заготівкою енергія (РДЄф)- Для значень 3^(10-12) крива описує процес деформування з урахуванням інерцій-ності заготівки (іДРф>0).На початковому етапі заготівка роз-

ганяється під дією ударної хвилі, з потім рухається по інерції з виникненням кавітаційних явищ. В зоні максимумів кривих реалізуйтеся проміжні механізми деформування . ^

Залежності г'ДЄф(СІт)»^(с1п,) одержані для сталі Овкп і алюмінієвого сплаву АК4-1 і у подальшому оули використані при проектуванні техлроцесів ЕГЙІ з застосуванням БРБ.

У п’ятому розділі приведеш рексмендаціі по проектуванню техлроцесів ЕГШ з застосуванням БРБ, результати дослідного штампування ряді' авіаційних і автомобільних листових деталей, рекомендації по визначенню основних конструктивних параметрів БРБ з застосуванням ПЕОМ, оцінка економічної ефективності БРБ за витрата™ електроенергії.

Рекомендований елі даючий порядок розрахунків режимів штампування листової деталі. Ка початковому етапі заготівка має невелику жорсткість. Розрахунки режимів ведуться з застосуванням відомих співвідношень. Розташування підключених ЕСНД відповідає конфігурації порожнини матриці в плані, за винятком тих дільниць, де технологічно недоцільно виконувати навантаження заготівки чи де її немає. Навантаження ведеться на "м'яких" режимах роботи ГІС, які забезпечують високий к.к.д. перетворення накопиченої електроенергії в енергію деформування заготівки.

На стадії формовки локальних елементів визначається величина <1т, кількість і розташування підключених ЕСЦЦ. По графікам РДЄф(йт) і які прийде1*1 в дисертації, виз-

начаються параметри імпульсу навантаження і електричні параметри розрядішх контурів. Навантаження ведеться на "жорстких" режимах з поступовим збільшенням зарядної напруги. При цьому забезпечується деформування з еисоким к.к.д. в зоні

максимумів Рдефтах. І^.

Приведено розрахунки режимів обробки деталей "днище", "обтічник", викладено досвід їх штампування,а також ряду кузовних деталей мікроавтобуса "Сула". Встановлено, що кількість розрядів, потрібних для штамповки деталі "обтічник", у' 1,5 раза менше у БРБ без направляючих порошин, ніж у БРВ з такими.

Запропоновано розрахунки основних конструктивних параметрів БРБ вести шляхом їх попереднього завдання і виконання перевірочних розрахунків нз ПЕОМ.

Показана економічна ефективність застосування БРБ у зрівнянні з розрядною системою, яка містить одну ЕСНД з меланізмом і і переміщення для обробки всієї поверхні заготовки. Зменшення витрат електроенергії на обробку одиниці виробів може досягти 58 разів без врахування витрат на переміщення ЕСНД.

3. ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

3.1. Виконані дослідження доказують високу ефективність спільної роботи кількох близько розташованих ЕСНД за рахунок явища взаємодії енергосилових факторів при груповому підводному розряді, на застосуванні якого була запропонована конструкція БРБ, що суттєво розширила технологічні можливості установок ЕГШ.

3.2. Проведені системні експериментальні дослідження основного складу факторів, які визначають параметри і розподіл тиску на перепоні при навантаженні БРБ: кількість і розташування підключених ЕСНД, відстань від БРБ до перепони, наявність направляючих порожнин ЕСНД та інші. Одержані емпіричні залежності, які описують дію цій факторів, котрі дають змогу з достатньою точністю керу-

вати полем навантаження заготовки.

Виявлено недосліджений раніш фактор навантаження ЕСНД -невісесиметркчність розподілу тиску на перепоні, яка визначається орієнтацією КЕР в порожнині ЕСНД. Максимальний тиск в зоні взаємодії двох ЕСНД при розбіжній взаємній орієнтації КЕР у 2,5 рази перевищує такий при зо ший оріснтаці ї.

Досліджені експлуатаційні і технологічні можливості виготовленої дослідно-промислової електрогідравлічної установки УЕГШ-2 з БРБ, який містить 19 ЕСНД, з габаритами робочої зони 600x700 мм, накопичуваною енергіє» 240 кДж (аналогів у світовій практиці немає). Установка забезпечує високі щільність енергії, яка виділяється, і інтенсивність навантаження на усій поверхні великогабаритної заготовки, можливість керування полем навантаження, які недосяжні для обладнання з традиційними розрядними системами.

На основі виконаних експериментальних досліджень і вивчення явищ при навантажені БРБ створена математична модель процесу навантаження і•поля тиску на заготовці, розроблені алгоритм і^ пакет прикладних програм для розрахунків полів тиску,котрі підтвердили свою коректність при порівнянні результатів розрахункових і натурних експериментів і проектуванні техлроцесів.

Проведені технологічні експериментальні дослідження формостворення локальних елементів на листоеих заготівках з характернім! розмірами від 2,5 до 22,0 мм в залежності від параметрів імпульсу навантаження (максимального тиску і характерного часу), які дозволили встановити ефективні технологічні режими штзмпоеки складних

деталей на електрогідравлічних установках з БРБ.

3.7. Розроблені рекомендації по проектуванню техпроцесів ЕГШ на основі застосування БРБ з виконанням перевірочних розрахунків на ПЕОМ, які дозволяють ув'язати процеси навантаження і і і деформування в єдиній комплекс.

3.8. Розроблені техпроцеси і виконане дослідне штампування ряду листових деталей для авіаційної і автомобільної галузей промисловості.

3.9. Розроблена методика розрахунків основних конструктивних параметрів БРБ з застосуванням ПЕОМ з метою створення ЕГ-обладнання, яке забезпечить виготовлення листовій деталей гаданого класу з високою ефективністю.

3.10Л’ехнолопІ з застосуванням БРБ забезпечують зменшення витрат електроенергії у десятки разів у порівнянні з існуючими технологіями ЕГШ великогабаритних листових деталей.

СПИСОК РОБІТ З ТЕМИ ДИСЕРТАЦІЇ

І.Тзраненко М.Е., Чебзнов Ю.И., Князев М.К., Перский Е.Г. Новий энергонасыщенный электрогидравлический пресс// Кузнечно-штамповочное производство.1992.N2,с.30-31.

З.Тараненко М.Е., Князев М.К., Перский Е.Г. Технология изготовления кузовных деталей легковых автомобилей// Кузнечноштамповочное производство.1993.N8,0.23-25.

3.Тэраненко М.Е., Князев М.К., Зимнева Т.М. Исследование работы многоконтурных генераторов импульсных токов в многоэлектродных электрогидравлических установках. В кн.: Обработка металлов давлением а машиностроении. Вып.27, 1991, с.УЗ-97.

4.А.с.1718436 Способ электрогидравдической штамповки. Т'зра-ненко М.Е.,Чебанов Ю.И..Перский Е.Г.,Князев М.К.,Зимнева

Т.М. (СССР).- Заявлено 14.11.89, зарегистрировано в.11.91.

5.А.с.1772265 Способ импульсной штамповки. Тараненко М.Е., Чебанов Ю.И., Перский Е.Г., Соломяный А.У., Зимнева Т..М., Шкалова А.В., Князев М.К. (СССР).-Заявлено 14.06.89, зарегистрировано 1.07.92.

6.Тэраненко М.Е., Чебанов Ю.И., Князев М.К. Управление нап-ряженно-деформировашшм состоянием и процессом нагружения при тонколистовой штамповке// Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности: Тез.докл.- Николаев, 1988, с. 133.

7.Зимнева Т.М., Князев М.К. Исследование электрических характеристик многоконтурных ГИТ// Импульсная обработка металлов : Те з.докл.- Харьков,ХАИ,1990,с.121.

У.Князев М.К., зимнева Т..М. О синхронности работа многоксн-турных разрядных систем ЭГМ-оборудования// Импульсная обработка металлов: Тез.докл.- Харьков,ХАИ,1990,с.122.

Э.Тараненко М.Е., Перский Е.Г., Князев М.К. Опыт эксплуатации и технические возможности высокоэнергетического элек-трогидравлического пресса ПЭГ-ХАМ-500: Харьк.авиац.ин-т.-Харьков,1992.~ 9с.:ил.- Библиогр.: 2 назв.- Рус.- Деп. в ГПТБ Украины 21.06.93г. N 1179 УК93. ,

АННОТАЦИЯ

Князев М.К. Исследование, разработка и внедрение технологических процессов электрогидравлической штамповки с применением многоэлектродных разрядных блоков. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.03.05 - процессы и машины обработки давлением.Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского. 1995.

Исследованы технологические возможности электрогидраз-лического оборудования, оснащенного новой разрядной системой

- многоэлектродным разрядным блоком (МРБ). Изучены факторы, определяющие распределение давления на плоской преграде при нагружении МРБ. Разработана методика измерения полей давления с помощью многоместных мембранных датчиков. Получено теоретическое решение задачи определения полей давления для различного числа источников нагружения. Оценена точность полученных результатов. Предложена методика расчета технологических процессов и основных конструктивных параметров МРБ.

ABSTRACT

Knyaaev М.К. The research, design and Introduction of manufacturing methods of electrohydrollc stamping with application of multielectrode discharge blocks. Thesis for an academic degree of a candidate of technical sciences of the speciality 05.03.05 - processes and equipment of manufacturing under pressure. Kharkov aviation institute, 1995.

Technical features of electrohydrollc equipment, advanced by a new discharge system - multielectrode discharge block (MDB), are researched- The factors, which define the pressure distribution on the plain wall while MDB working, are investigated. The measurement pressure field procedure with application of multiposition membrane gauge is designed. The theoretic solution of the problem of pressure field definition for various quality of loading sources is received. The accuracy of obtained results is evaluated.. The design procedures of manufacturing methods and MDB main dimensions are proposed.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

Електрогідравлічна штамповка, багатоелектродний розрядний блок, імпульс навантаження, ефект взаємодії, поле тиску, Оагатомісцевий мембранний датчик.