автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.05, диссертация на тему:Повышение стабильности процесса холодного вальцевания лопаток компрессора газотурбинных двигателей путём совершенствования методики проектирования прецизионных заготовок с сегментообразным профилем пера

004618000

На правах рукописи

(ЩЩ:

Коршунова Виктория Вячеславовна

ПОВЫШЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА ХОЛОДНОГО ВАЛЬЦЕВАНИЯ ЛОПАТОК КОМПРЕССОРА ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПУТЁМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕЦИЗИОННЫХ ЗАГОТОВОК С СЕГМЕНТООБРАЗНЫМ ПРОФИЛЕМ ПЕРА

Специальность 05.07.05 - Тепловые, электроракетные двигатели и энергоустановки летательных аппаратов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

,1 6 пен 2010

Рыбинск-2010

004618000

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П. А. Соловьёва»

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор кафедры ОМД Матвеев Анатолий Сергеевич

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Букатый Станислав Алексеевич

кандидат технических наук Третьюхин Виталий Вячеславович

Ведущая организация ОАО «Московское машиностроительное

предприятие им. В.В. Чернышева»

Защита состоится 23 декабря 2010 г. в 12— часов на заседании диссертационного совета К 212.210.01 в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьёва» по адресу: 152934, г. Рыбинск, Ярославская область, ул. Пушкина, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени П.А. Соловьёва»

Автореферат разослан «22» ноября 2010 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Конюхов Б.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Одной из важных задач в машиностроении является создание высокоэффективных технологических процессов, обеспечивающих резкое снижение трудоемкости, расхода материала и сокращение ручного труда с одновременным повышением качества и надежности выпускаемой продукции. Эта задача особенно актуальна в современном авиадвигателестроении, в частности, при производстве лопаток компрессора газотурбинных двигателей (ГТД).

При серийном и массовом производстве лопаток компрессора ГТД широкое распространение получил метод формообразования их

аэродинамических поверхностей

холодным вальцеванием (рис.1). Процессы холодного вальцевания лопаток ГТД позволяют существенно повысить коэффициент использования металла и снизить трудоёмкость их изготовления.

Благодаря работам отечественных ученых В.И.Омельченко, Ш. Д. Кошаева, В. М. Лебедева и др. установлено, что оптимальной геометрией заготовки для холодного вальцевания является заготовка с так называемым «пропорциональным» распределением припуска по профилю пера (рис.2), характеризуемым равными величинами пластической деформации в каждой точке профиля и обеспечивающим, вследствие этого, равномерность течения металла на выходе из очага пластической деформации (о.п.д.). Действительная величина деформации при вальцевании такой заготовки зависит от величины расчетного припуска и допуска на изготовление профиля пера. Чем меньше поле допуска, тем стабильнее как процесс вальцевания лопатки, так и качество лопаток.

лопаток для холодного вальцевания

Рис. 1. Схема вальцевания лопатки ГТД: 1 - заготовка лопатки; 2, 3 -вальцовочный инструмент (вставки); 4 - переходник

Рис.2. Пропорциональное распределение припуска (1) по сечению (2) пера лопатки ГТДЖ;

Традиционно заготовки изготавливают штамповкой. Поле допуска на профиль заготовки реализуется за счет недоштамповки - неполного и нестабильного смыкания половин штампа. В частности, неравномерное распределение удельных нагрузок на гравюру штампа, вызванное сложным профилем штампуемых заготовок, сопровождается неравномерными упругими деформациями штампа и

Рис.3. Вид сверху на вальцуемую заготовку

(1) при образовании «саблевидности» в процессе ее формоизменения вальцовочными секторами(2), вызванного неравномерностью

течения металла в очаге пластической деформации (3);4-переходник, фиксирующий положение хвостовика

Рис.4. Схема аппроксимации спрямлённого сечения лопатки дугой окружности по А.с. №1517217: А, В, С - характерные точки, ^ -радиус окружности, у| - координаты центра О; окружности

снижением, в конечном итоге, как его размерной стойкости, так и точности изготовляемых заготовок. Это приводит к

неудовлетворительной стабильности непосредственно процесса

холодного вальцевания, вызывая образование, например, такого браковочного признака, как «саблевидность» (изгиб в плоскости вальцевания) (рис.3).

Для повышения стабильности процесса в ОАО «НПО Сатурн» (г. Рыбинск) разработана методика проектирования заготовок для холодного вальцевания (A.c. № 1517217), заключающаяся в спрямлении аэродинамических профилей сечений пера, наложении пропорционального припуска в трёх характерных точках.; каждого сечения профиля, их обработку с высокой точностью на

универсальном металлорежущем оборудовании, в частности, на круглошлифовальных станках, по окружностям, проходящим через выбранные точки А, В, С (рис.4).

Отсутствие критериев,

позволяющих без проведения значительных экспериментальных процесса холодного вальцевания методике заготовок лопаток с

работ, оценить стабильность спроектированных по данной сегментообразным профилем сечений пера, существенно увеличивает трудоёмкость внедрения холодного вальцевания при освоении новых изделий, и препятствует снижению трудоёмкости существующих технологических процессов изготовления лопаток ГТД.

Ввиду этого дальнейшее совершенствование методики проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, является актуальной задачей для авиационной промышленности и имеет важное научное и практическое значение.

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение стабильности процесса холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД путём совершенствования методики проектирования прецизионных

заготовок с сегментообразным профилем пера. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить влияние расположения припуска на сегментообразных сечениях пера заготовок лопаток на устойчивость процесса холодного вальцевания и геометрическую точность вальцованных лопаток.

2. Разработать критерии устойчивости процесса холодного вальцевания лопаток ГТД с сегментообразным профилем пера.

3. Разработать математическую модель и исследовать течение металла в процессе холодного вальцевания лопаток ГТД с сегментообразным профилем сечений пера.

4. Усовершенствовать методику определения геометрии сегментообразной заготовки для холодного вальцевания пера лопаток ГТД, основанную на критериях устойчивости процесса вальцевания.

5. Выполнить сравнительное численное моделирование процессов холодного вальцевания пера заготовок, спроектированных по существующей и усовершенствованной методикам.

6. Разработать пакет прикладных программ для ЭВМ по проектированию сегментообразных в сечении заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, обеспечивающих стабильность процесса вальцевания и требуемое качество лопаток.

Методы исследований и достоверность результатов. При выполнении работы использовались научные положения теории обработки металлов давлением, сопротивления материалов, теоретической механики, теории упругости и пластичности, численно-аналитические методы математического моделирования и анализа. Обоснованность и достоверность полученных результатов, научных положений и выводов подтверждены сходимостью с результатами, полученными путем проведения численного моделирования в программе С>Рогт 30.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Усовершенствованная методика проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, включающая в себя:

1. Основные критерии устойчивости процесса холодного вальцевания заготовки лопатки с сегментообразным профилем пера;

2. Основные уравнения и соотношения, необходимые для анализа течения материала, напряжённого и деформированного состояния при пластическом формоизменении сегментообразного профиля заготовки в аэродинамический в процессе холодного вальцевания заготовки;

3. Основные уравнения и соотношения, необходимые для определения оптимальной геометрии сегментообразных в сечении пера заготовок, обеспечивающих стабильность холодного вальцевания пера лопаток компрессора ГТД.

Научная новизна работы. Разработана и исследована математическая модель, описывающая процесс образования браковочного признака типа «саблевидность» в процессе холодного вальцевания.

Разработаны критерии устойчивости процесса холодного вальцевания

заготовок лопаток ГТД с сегментообразными сечениями профиля пера.

Практическая значимость работы. Разработана методика проектирования прецизионных заготовок с сегментообразным в1 сечении профилем пера, обеспечивающая устойчивость процесса холодного вальцевания путём оптимизации распределения величины пластической деформации и повышения равномерности течения металла по сечениям вальцуемых заготовок.

Разработан пакет программных продуктов, позволяющих автоматизировать процесс проектирования и определения оптимальных параметров прецизионных заготовок лопаток для холодного вальцевания.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы при проектировании заготовок для изготовления лопаток компрессора беспилотных летательных аппаратов на «ОАО НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) методами холодного вальцевания. Отдельные результаты теоретических исследований использованы в учебном процессе при подготовке инженеров, обучающихся по специальности 150201 «Машиностроительные технологии и оборудование», магистров обучающихся по специальности 150400 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены: на Всероссийской научно-техн. конф. студентов «Студенческая научная весна - 2009»: Машиностроительные технологии (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана); на Всероссийской молодёжной научн. конф. с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (г. Москва, МФТИ, 2009); дважды на Всероссийской научно-техн. конф. студентов «Студенческая научная весна -2010»: Машиностроительные технологии (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 1 - в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников из 63 наименований и 1 приложения, изложена на 188 страницах машинописного текста, содержит 166 формул, 10 таблиц, 71 рисунок.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, изложены направления исследований, рассмотрено научное и практическое значение решаемой проблемы.

В первой главе выполнен анализ современного состояния области исследования. Рассмотрены существующие технологические схемы изготовления лопаток газотурбинных авиационных двигателей, их области применения, достоинства и недостатки.

В результате анализа установлено, что существующее специализированное оборудование для окончательной размерной обработки пера лопаток, за исключением оборудования для холодного вальцевания не обеспечивает необходимой технологической точности или шероховатости поверхности, поэтому возникает необходимость последующей доработки пера, в том числе и ручной.

Выполненный анализ факторов, влияющих на точность изготовления лопаток ГТД холодным вальцеванием, позволил установить, что определение геометрических характеристик пера заготовок является одним из основных этапов при разработке технологии изготовления холодновальцованных лопаток.

В настоящее время для повышения стабильности геометрии заготовок лопаток для холодного вальцевания используется методика проектирования заготовки и технология, позволяющая обрабатывать поверхность пера заготовок с высокой точностью на универсальном металлорежущем оборудовании, в частности, на кругло - и плоскошлифовальных станках. Общим недостатком данной методики является то, что опорные точки А, В и С через которые проходят дуги окружностей, аппроксимирующие «спинку» заготовки, выбирают в общем случае интуитивно, например, в околокромочных зонах и в зоне максимальной толщины сечения, без учёта геометрической формы «выпрямленного» сечения и распределения степеней пластической деформации относительно центра масс сечения при его вальцевании. При существенной разнице величин деформаций по толщине сечений справа и слева от их центров масс, в процессе вальцевания наблюдается возникновение браковочного признака «саблевидность» пера лопатки, вызываемого неравномерностью пластической деформации по ширине поперечного сечения заготовки.

На основании анализа состояния вопроса выполненного в первой главе поставлена цель работы и сформулированы ее основные задачи.

Вторая глава посвящена разработке усовершенствованной методики проектирования прецизионной заготовки с сегментообразным в сечении профилем пера для холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД.

Определен подход при формировании массива прецизионных заготовок с сегментообразным в сечении профилем пера для холодного вальцевания. При этом радиус выпуклой поверхности каждого сечения определяют из условий минимальной неравномерности течения металла по сечению и минимального отклонения расчетной степени пластической деформации по всему поперечному сечению от задаваемой в опорных точках при проектировании.

Принимается, что площадь сечения сегментообразной заготовки равна площади заготовки с пропорциональным распределением припуска, степень относительной деформации в характерных сечениях М|М2, N,N2 (рис.5) определяет степень пластической деформации по всему поперечному сечению. С учетом этого составлена система уравнений с тремя неизвестными (Я, х,, у,), решение которой позволяет получить массив

возможных радиусов окружностей (и координаты их центров),

аппроксимирующих профиль спинки сечения заготовки:

^К2-(хМ1+хУ =(аххМ1ЧЬххМ1+с)+ххЕх(аххМ1г+ЬххМ1+с)+у,

1/^^~Г17 = (ахх,1-,+Ьхх,1 +с)+ххех(ах + ЬххМ| +с)ч- у,

(х + х> Л"-(х +х,)3 я* . (х,+хЛ ( ч —1---1-+ — хагсБШ—1- -у.х х„ + X:/—

2 2 (Я у

НО

(Хм, -(хм +х,у- я2 , (х„,+хЛ / Ч -2--+ — хагс51П —--у, х(хМ1 + х,)

ч 11

~ 5ЭКв(Х'£)

>4

где 8Э1СВ =8детх(1 + е)- |М,Ы2(х)с1х- площадь сечения заготовки с

пропорциональным распределением припуска за вычетом доли припуска, приходящегося на корыто в данной точке; 8ДЕТ- площадь спрямленного сечения детали; х^ у„ - координаты центра окружности описывающей заготовку со стороны спинки; МгИг - прямая, описывающая сечение заготовки со стороны корыта; % - коэффициент, учитывающий распределение по спинке и корыту заготовки лопатки; е - относительная степень деформации в сечении; а, Ь, с - коэффициенты полинома, аппроксимирующего спинку сечения.

На следующем этапе выполняют анализ массива данных с целью определения окружности, параметры которой соответствуют трем предложенным критериям.

Критерий 1. Допустимая область степеней деформации. Степень относительной деформации не должна выходить за рамки допустимой области, ограниченной прямыми 6 и 7 (рис.5):

Г ^Кг-КЕ! Г 1 (2)

I пип 1л I тах .1» V /

¿ЗАГ „,

где Ь,здг, Ьдат- текущие толщины заготовки и детали; [е„|П],[етах] -минимальная и максимальная допустимая степень пластической деформации металла заготовки.

Сегментообразная заготовка, удовлетворяющая данному критерию, обладает минимальной склонностью к образованию трещин в процессе холодного вальцевания и обеспечивает необходимый запас пластичности материала изготавливаемой лопатки в эксплуатации.

Критерий 2. Коэффициент устойчивости К. Определяют отношение меньшей по площади части эпюры деформаций, ограниченной прямой,

проходящей через центр масс параллельно вертикальной оси У, к большей в виде коэффициента устойчивости К (рис.5):

(3)

Рис.5. Определение соответствия заготовки с сегментообразным в сечении профилем пера

первому критерию: а - распределение припуска для сегментообразной заготовки; б

- распределение степеней относительных деформаций по ширине сечения; 1 - профиль лопатки; 2, 3 - прямые, ограничивающие

анализируемую область; 4 - контур сегментообразного сечения заготовки со

стороны спинки; 5 - контур сегментообразного сечения заготовки со стороны корыта; 6,7 - прямые, ограничивающие область допустимых степеней деформации по ширине сечения; 8 -эпюра деформации сегментообразной заготовки; Б, ,82 -меньшая и большая площади эпюры деформации сечения соответственно

Из множества значений коэффициента К, полученных для массива сегментообразных

сечений заготовок, определяют наиболее близкий по величине к коэффициенту К^-,,

характеризуемому равными

величинами пластической

деформации в любой точке сечения, принимая параметры соответствующей окружности для данного случая, как итоговые.

Сегментообразная заготовка, соответствующая первым двум критериям, является наиболее оптимальной в полученном массиве, тем не менее, это не гарантирует стабильного протекания процесса. Как показал анализ, для большинства прецизионных заготовок с сегментообразным в сечении профилем пера коэффициент устойчивости К не превышает 0,6 (при Ки-к1, близком к единице). При этом спроектированная заготовка характеризуется некоторым разбросом степеней пластической деформации по ширине поперечного сечения, что обусловлено особенностями ее изготовления на универсальном металлорежущем оборудовании.

Критерий 3. Коэффициент неравномерности течения Кнт.

Возникновение браковочного признака типа «саблевидность» возможно под действием изгибающего момента МИ5Г относительно вертикальной оси У сечения, величина которого превышает некоторое значение. Обозначим это значение как жесткость сечения [М1. Физически [М] представляет собой момент, необходимый для начала пластического течения. Очевидно, что он

зависит от пластических свойств материала, и лимитируется пределом его текучести а5.

Изгибающий момент Мтг, возникающий в процессе холодного вальцевания, не приведет к потере устойчивости, то есть не повернет сечение относительно вертикальной оси У, если его величина не превышает допустимого значения:

' У

щшшт* 11Рв1 <->

Рис. 6. К определению наиболее удаленных точек сечения: В1, В2 -наиболее удаленные точки поперечного сечения пера лопатки от центра масс

Мизг<[м] = а5х\У, (4)

где [М] - допустимый изгибающий момент, Н-мм; - момент

сопротивления сечения, мм4.

При этом _ момент

сопротивления определяется как:

у

(5)

где Уу- момент инерции сечения относительной вертикальной оси ОУ, мм4; В| - расстояние до наиболее удаленных точек рассматриваемой области, мм (рис.6).

Как показывает производственный опыт, для лопаток из материалов с повышенной пластичностью оптимальной является схема вальцевания с заданным опережением, то есть, перемещение хвостовика осуществляют со скоростью, превышающей скорость выхода металла из о.п.д. При этом для процессов холодного вальцевания лопаток опережение Б можно определить по формуле Головина - Дрездена:

с к '

5 =-XV",

Н,

(6)

где К - катающий радиус валка, мм; Н1 - толщина сечения, мм; у-нейтральный угол, рад.

В результате преобразований получена зависимость, отражающая взаимосвязь припуска и опережения:

( ( N л е ^

( и

8 = Ах

Н,

агссоэ -— -1-я

ля

х | 2 х ц - л + агссов^— -1'

4хд

(7)

где Он - припуск в сечении заготовки со стороны рассматриваемого валка вальцовочного инструмента; ц- коэффициент трения (по закону Кулона).

Силы, возникающие в процессе вальцевания заготовки с припуском, обеспечивающим заданное опережение, по величине равны силам, приложенным со стороны держателя к технологическому хвостовику, и следовательно, держатель осуществляет только направляющие функции. Заготовки, припуск которых отличается от рассматриваемого, будут характеризоваться возникновением сил, которые направлены в сторону входа металла в валки, ввиду жесткого крепления хвостовика.

Для оценки неравномерности течения металла в о.п.д. по обе стороны от центра масс сечения вводится Кнт - коэффициент неравномерности течения. В соответствии с третьим критерием "саблевидность" отсутствует при выполнении условия:

Кит -

(Мизгь - Мизгк) - М

<1,

(8)

V

где Мизгь,Мизгк - изгибающие моменты, возникающие справа и слева относительно прямой, проходящей через центр масс параллельно вертикальной оси У . —у Таким образом,

¡/ ',' ^ \ /у геометрическая форма сечения

сегментообразной заготовки,

соответствующая предложенным критериям (допустимая область степеней деформации, коэффициент устойчивости К, коэффициент неравномерности течения Кнт)1 является оптимальной, обеспечивает стабильность процесса вальцевания лопаток компрессора ГТД.

Третья глава посвящена разработке математической модели процесса холодного вальцевания и аналитическому описанию всех этапов процесса проектирования оптимальной сегментообразной заготовки для холодного вальцевания, выведению основных математических зависимостей, описывающих напряженное состояние и течение металла в процессе холодного вальцевания. Установлена последовательность действий, используемая при разработке программного продукта. При анализе напряженного состояния принята гипотеза плоских сечений.

В предложенной математической модели напряженного состояния поперечное сечение разбивается на множество элементарных полос, характеризуемых своими параметрами о.п.д. Угол захвата, величина припуска со стороны каждого из валков являются основными

Рис.7. Возникновение саблевидности при вальцевании с заданным опережением (жесткая фиксация хвостовика): 1 -заготовка лопатки; 2,3 - вальцовочный инструмент (вставки); 4 - переходник

геометрическими характеристиками о.п.д. (рис. 15). Для определения последних составлена система, основанная на допущении гипотезы плоских сечений (9):

^вхав)2-Внв2-7(1*нхан)2-0Ш12

®нв +Онн ~~ ^нн+нв

°нв = квх(1-созав) °ни =К-н*(1-созан)

где Лв, 11н - катающие радиусы со стороны верхнего и нижнего валков

соответственно;ав,ан- углы захвата со стороны верхнего и нижнего

валков соответственно; ^нв>^нн_ доля припуска со стороны верхнего и нижнего валков соответственно;

^нн«нв_ общий припуск в элементарной полосе.

При анализе учтено влияние таких факторов как трение, упрочнение материала,

геометрические параметры о.п.д. Анализ напряженного состояния заложен в основу расчета сил, образующих изгибающий момент, способствующий появлению

"саблевидности".

Момент, возникающий в процессе вальцевания, можно представить как сумму двух моментов: момент от вертикальных сил, способствующих пластическому формоизменению металла и от горизонтальных сил, перемещающих металл в очаге пластической деформации в процессе вальцевания. Плечо момента, образованного горизонтальной силой С>В1, равно катающему радиусу (рис.8). С точки зрения воздействия на деталь этот момент от горизонтальной силы С?В| образован в каждом элементарном сечении горизонтальной силой С>Д(, плечо которой Ь, (рис.9). Сила С!Д| образует изгибающий момент относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести сечения, на плече х,:

= 0,

(9)

Рис. 8. Распределение припуска в очаге пластической деформации Н0,Н, - толщина заготовки и детали после вальцевания соответственно; Онв, Онн -величина припуска со стороны верхней и нижней вставки в результате перераспределения припуска при вальцевании; а в, а н - угол захвата со стороны верхнего и нижнего валков соответственно; Я н, Я в - катающий радиус в элементарном сечении; Ь- проекция длины о.п.д. на ось Ъ

МЮп = IQB, xRxdx/h, XX, xdxxx,. (10)

i=i

Рис.9. К определению результирующего момента:!^ - расстояние до главной центральной оси х для данного элементарного сечения; Дх -ширина элементарного сечения; (2Д1 -горизонтальная сила, образующая момент относительно детали в системе СИД ; х,- - плечо силы относительно вертикальной оси, проходящей через центр тяжести сечения 8

ширина поперечного сечения, мм

Рис. Ю.Распределение степеней относительных обжатий по профилю пера: 1 - Я = 76,48мм; х| = - 0,27 мм; у, = 74,71 мм;(существующая методика); 2 - 69,33 мм; Х| = -0,31 мм; у; = 67,35 мм;(разработанная методика); 3 - граница допустимой области [е ] < 0.50

Для анализа полученной геометрии сечения предложена специальная таблица. Описана методика заполнения и чтения таблицы, описан способ управления основными

показателями, представленными в таблице. Разработанная математическая модель течения металла позволяет оценить вероятность образования

"саблевидности" каждого

вальцуемого сегментообразного сечения заготовки.

В четвертой главе приведены примеры апробации усовершенствованной методики проектирования сегментообразных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД. Приведены примеры расчетов на всех этапах проектирования заготовки,

заполнения таблицы

специального образца, чтения и возможные примеры управления показателями. Выполнено

численное моделирование

процесса холодного вальцевания в программе объемного моделирования процессов

пластической деформации QFORM 3D, проведено сравнение с результатами теоретических расчетов.

Моделирование процесса вальцевания осуществлялось по техническим характеристикам и схеме вальцевания, реализуемым на стане ВС100М:

Скорость вращения валков - 4 об/мин; жесткая фиксация хвостовика; межосевое расстояние 272 мм; заданное опережение - 3%. Материал заготовки - ЭИ962 (11Х11Н2В2МФ), ов= 850 МПа, os= 750 МПа. Геометрические характеристики пера лопатки: длина пера - 85 мм; В = 28,012 мм; Стах = 1,382 мм; толщина входной и выходной кромок - 0,242 мм, 0,472 мм соответственно.

Характер наложения припуска % = 1; е = 0.2; (опорные точки М(—14,619; 0,242), N(13,637; 0,472)). Допустимые значения критериев: [в] < 0.50; [ К ] = 0.925; [К] < 1.

Выполнен анализ сегментообразных сечений, описанных со стороны спинки окружностями: = 76,48мм; х, = - 0,27 мм; у ¡= 74,71

мм (существующая методика); = 69,33 мм; X; = -0,31 мм; у, = 67,35 мм (разработанная методика).

Сечение, спроектированное согласно существующей методике не соответствует двум критериям (К=0,2; Кит= 1,2). Сечение, спроектированное согласно предложенной методике соответствует всем трем критериям, следовательно, обеспечивает стабильное протекание процесса холодного вальцевания без образования «саблевидности» (К = 0,32; КНт = 0,84).

Рис. 11. Моделирование процесса вальцевания в С>-Р01Ш ЗБ заготовки, спроектированной согласно: а) существующей методике б) предлагаемой методике

В заключении выполнен анализ полученных результатов и приводятся общие выводы по работе.

В приложении приведены акт внедрения методики, документ, подтверждающий использование в учебном процессе.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В процессе теоретических разработок и исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Разработаны критерии устойчивости процесса вальцевания лопаток ГТД с сегментообразным профилем пера, что позволяет определить оптимальную форму сегментообразной в сечении заготовки и повысить стабильность холодного вальцевания

2. Разработана математическая модель течения металла, что позволяет оценить склонность к образованию браковочного признака типа "саблевидность" в процессе холодного вальцевания лопаток ГТД.

3. Усовершенствована методика определения геометрии сегментообразной заготовки для холодного вальцевания пера лопаток, основанная на критериях устойчивости процесса вальцевания, что позволяет на стадии проектирования заготовки обеспечить стабильность процесса холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД.

4. Результаты численного моделирования в программе QForm3D подтвердили работоспособность разработанной методики при проектировании сегментообразных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД.

5. Разработан пакет прикладных программ для ЭВМ по проектированию сегментообразных в сечении заготовок лопаток ГТД, обеспечивающих стабильность процесса холодного вальцевания и высокое качество получаемой детали, что позволяет сократить время на стадии проектирования заготовки для холодного вальцевания лопатки.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Коршунова В.В. Совершенствование методики проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток газотурбинных двигателей [Текст] / В.В. Коршунова // Заготовительное производство. -Москва, "Издательство Машиностроение", 2010,- С 20- 24.

2. Коршунова В.В. Вальцевание лопаток ГТД [Текст]/ В.В. Коршунова, Е.А. Антонов // Тезисы докладов XXIX конференции ' молодых ученых и студентов. - Рыбинск, 2005-С 29.

3. Коршунова В.В. Изготовление беззамковых лопаток ГТД методом холодного вальцевания [Текст] / В.В. Коршунова, В.Б.Мамаев //Тезисы докладов всероссийской научно-технической конференции. Прогрессивные 1 технологические процессы, новые материалы и оборудование обработки материалов давлением - Рыбинск, 2006 - С 56 -59.

4. Коршунова В.В. Изготовление лопаток ГТД методом холодного вальцевания [Текст]/ В.В. Коршунова, В.Б. Мамаев, М.Л. Первов // Новые ' материалы и технологии-НМТ-2006: Тезисы всероссийской научно-технической конференции, МАТИ. - Москва, 2006. - С 94-96.

5. Коршунова В.В. Математическое моделирование процесса вальцевания пера компрессорных лопаток [Текст]/ В.В. Коршунова //Сборник трудов Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов «Будущее машиностроения России», МГТУ. - Москва, 2008 — С 97-98.

6. Коршунова В.В. К вопросу оптимизации проектирования прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток газотурбинных двигателей [Текст]/ В.В.Коршунова // Сборник тезисов Всероссийской научно-технической конференции студентов Студенческая научная весна 09: Машиностроительные технологии, МГТУ. - Москва, 2009 - С91-93.

7. Коршунова В.В. К вопросу оптимизации проектирования прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток газотурбинных двигателей [Текст]/ В.В.Коршунова // Электронный сборник трудов Всероссийской научно- технической конференции студентов Студенческая научная весна 09: Машиностроительные технологии, МГТУ. - Москва, 2009.

8. Коршунова В.В. К вопросу оптимизации проектирования прецизионных заготовок под холодно? вальцевание лопаток газотурбинных двигателей [Текст]/ В.В.Коршунова // "Наука и образование: электронное научно-техническое издание", 2009.

9. Коршунова В.В. Анализ напряженного состояния в очаге пластической деформации в процессе холодного вальцевания лопаток ГТД[Текст]/ В.В.Коршунова // Информационные технологии и математическое моделирование (ИТММ-2009): Материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 2009. - Ч. 2 - С122-128.

10. Коршунова В.В. Анализ течения металла в процессе холодного вальцевания лопаток газотурбинного двигателя [Текст]/ В.В.Коршунова // Сборник тезисов Всероссийской молодёжной научной конференции с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук», МФТИ-Москва, 2009,169-172.

11. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010611094; Определение составляющих равнодействующих сил, возникающих в процессе вальцевания детали сложной формы / Коршунова В.В.; правообладатель ГОУ ВПО РГАТА им. П.А.Соловьева, заявка № 2009616243.

12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010610174; Анализ напряженного состояния в очаге пластической деформации в процессе асимметричной прокатки широкой полосы переменного сечения/ Коршунова В.В.; правообладатель ГОУ ВПО РГАТА им. П.А.Соловьева, заявка № 2009617159.

13. Коршунова В.В. Разработка программного продукта по проектированию прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток ГТД [Текст]/ В.В.Коршунова // Студенческая научная весна. Машиностроительные технологии: Третья Всероссийская научно-техническая конференция студентов: Электронный сборник трудов конференции, МГТУ. - Москва, 2010.

И.Коршунова В.В. Анализ методики проектирования прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток ГТД [Текст]/ В.В.Коршунова // Студенческая научная весна. Машиностроительные технологии: Третья Всероссийская научно-техническая конференция студентов: Электронный сборник трудов конференции, МГТУ. - Москва, 2010.

Зав. РИО М.А. Салкова

Подписано в печать 22.11.2010 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд_п. 1. Тираж 100. Заказ 140

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия (РГАТА) Адрес редакции: 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53 Отпечатано в множительной лаборатории РГАТА 152934, г. Рыбинск, ул. Пушкина, 53

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1.1 Обзор способов изготовления компрессорных лопаток газотурбинных авиационных двигателей (ГТД)

1.1.1 Краткая характеристика лопаток компрессора ГТД

1.1.2 Материалы, используемые для изготовления лопаток компрессора

1.2 Существующие технологические схемы изготовления компрессорных лопаток ГТД: область применения, достоинства и недостатки

1.2.1 Классификация технологических процессов изготовления лопаток компрессора ГТД

1.2.2 Основные типы заготовок, применяемые для изготовления лопаток компрессора

1.2.3 Основные методы получения пера лопаток компрессора ГТД

1.3 Производство компрессорных лопаток ГТД с применением холодного вальцевания профиля пера -

1.3.1Сущностьпроцессавальцевания

1.3.2 Анализ факторов, влияющих на точность изготовления лопаток ГТД холодным вальцеванием 41 1.3.2.1 Существующие схемы вальцевания

1.3.3 Требования к заготовкам для холодного вальцевания

1.3.3.1 Принципы, применяемые при выборе формы заготовки

1.3.3.2 Способы получения заготовок лопаток под холодное вальцевание профиля пера

1.4 Сущность и особенности существующей методики проектирования и изготовления прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток

1.5 Постановка целей и задач работы

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ПРЕЦИЗИОННОЙ ЗАГОТОВКИ ПОД ХОЛОДНОЕ ВАЛЬЦЕВАНИЕ ЛОПАТКИ КОМПРЕССОРА ГТД

2.1 Разработка и определение критериев оценки пригодности сегментообразной заготовки для обеспечения стабильности процесса холодного вальцевания и качества лопаток ГТД

2.2 Анализ течения металла в очаге пластической деформации в процессе холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД

2.2.1 Определение метода теоретического исследования

2.2.2 Учет особенностей вальцевания сложного профиля

2.2.3 Учет упругого сплющивания валков в процессе холодного вальцевания

2.2.4 Упрочнение металла в процессе холодного вальцевания

2.2.5 Определение напряженного состояния в очаге деформации

2.2.5.1 Теория контактных касательных напряжений

2.2.5.2 Теория контактных нормальных напряжений

2.3 Вывод по главе

ГЛАВА 3. К РАЗРАБОТКЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРЕЦИЗИОННЫХ ЗАГОТОВОК ГТД ПОД ХОЛОДНОЕ ВАЛЬЦЕВАНИЕ ЛОПАТОК

3.1 Функциональное описание контрольного сечения лопатки

3.2 Аналитическое спрямление профиля пера лопатки ГТД

3.3 Система уравнений для определения параметров окружности, описывающей заготовку со стороны спинки 109 3.4. Система уравнений для определения параметров описывающей деталь со стороны корыта прямой 111 3.5 Математическое описание критериев оценки сегментообразного сечения прецизионной заготовки под холодное вальцевание пера лопатки ГТД

3.5.1 Аналитическое описание принадлежности степеней деформации по сечению допустимой области

3.5.2 Аналитическое описание коэффициента устойчивости К

3.5.3 Аналитическое описание неравномерности течения металла в процессе холодного вальцевания сегментообразной заготовки лопатки.

3.5.3.1 Аналитическое описание напряженного состояния в очаге пластической деформации для переменного сечения детали .типа лопатка ГТД

3.5.3.1.1 Определение положения плоскости вальцевания

3.5.3.1.2 Распределение параметров очага пластической деформации со стороны верхнего и нижнего валков для элементарного сечения (элементарной полосы)

3.5.3.1.3 Расчет напряженного состояния

3.5.3.2 Аналитическое описание изгибающего момента в сечении

3.5.3.2.1 Определение сил действующих в очаге пластической деформации в процессе холодного вальцевания

3.5.3.2.2 Определение сил действующих на полосу

3.5.3.2.3 Определение направления действия силы

3.5.3.2.4 Определение изгибающего момента относительно вертикальной оси

3.5.3.2.5 Учет жесткого крепления хвостовика

3.5.3.2.6 Коэффициент неравномерности течения Кнт

3.6 Формирование таблицы критериев. Чтение таблицы. Анализ и управление показателями

3.7 Вывод по главе

ГЛАВА 4.АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ И РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

4.1. Формирование базы данных возможных заготовок

4.1.1 Полиномиальное описание контрольного сечения лопатки ■

4.1.2 Спрямление профиля пера лопатки ГТД

4.1.3 Определение параметров окружности, описывающей заготовку со стороны спинки

4.2 Расчет показателей для критериальной оценки сегментообразного сечения прецизионной заготовки под холодное вальцевание пера лопатки ГТД

4.2.1 Критерий 1. Принадлежность степеней деформации по сечению допустимой области

4.2.2 Критерий 2. Равномерность распределения припуска по ширине сечения сегментообразной заготовки. Определение коэффициента устойчивости К

4.2.3 Критерий 3. Неравномерность течения металла в процессе холодного вальцевания сегментообразной заготовки лопатки

4.2.3.1 Определение катающих радиусов со стороны верхнего и нижнего валков для элементарного сечения (элементарной полосы)

4.2.3.2 Определение напряженного состояния в очаге пластической деформации для переменного сечения детали типа лопатка ГТД

4.2.3.3 Плечо H приложения силы •

4.2.3.4 Определение горизонтальных сил, действующих в каждой элементарной полосе

4.2.3.5 Определение изгибающего момента относительно вертикальной оси

4.2.3.6 Учет жесткого крепления хвостовика

4.2.3.7 Коэффициент неравномерности течения КНг

4.3 Упругое сплющивание валков

4.4 Формирование таблицы критериев

4.5 Моделирование процесса холодного вальцевания в QForm 3D

4.5.1 Заготовка, с распределением припуска, соответствующим заданному опережению

4.5.2 Заготовка с пропорциональным распределением припуска

4.5.3 Заготовка, описанная одной окружностью согласно существующей методике

4.5.4 Заготовка, описанная одной окружностью согласно предлагаемой методике

4.6 Вывод по главе

Актуальность работы. Одной из важных задач в отечественном машиностроении является создание высокоэффективных технологических процессов, обеспечивающих резкое снижение трудоемкости, расхода материала и сокращение ручного труда с одновременным повышением качества, эксплуатационных и технологических свойств выпускаемой продукции. Эта задача актуальна в современном авиадвигателестроении, в частности, при производстве лопаток компрессора газотурбинных двигателей (ГТД).

При серийном и массовом производстве лопаток компрессора ГТД широкое распространение получил метод формообразования их аэродинамических поверхностей холодным вальцеванием. Процессы холодного вальцевания лопаток ГТД позволяют существенно повысить коэффициент использования металла и снизить трудоёмкость их изготовления. Эффективность его применения возрастает с увеличением объёма выпуска авиадвигателей.

Благодаря работам отечественных ученых В. И. Омельченко, Ш. Д. Кошаева, В. М. Лебедева и др. установлено, что оптимальной геометрией заготовки для холодного вальцевания является заготовка с так называемым «пропорциональным» распределением припуска по профилю пера, характеризуемым равными величинами пластической деформации в каждом поперечном сечении профиля пера и обеспечивающим, вследствие этого, равномерность течения металла на выходе из очага пластической деформации. Фактическая величина деформации при вальцевании такой заготовки лопатки зависит от расчетного припуска и допуска на изготовление профиля пера. Чем меньше поле допуска, тем стабильнее как процесс вальцевания лопатки, так и их качество.

Традиционно заготовки лопаток для вальцевания изготавливают горячей штамповкой. При этом поле допуска на профиль заготовки реализуется за счет недоштамповки, то есть неполной величины смыкания половин штампа. Образующийся между половинами штампа зазор, в общем случае переменный как по величине, так и по периметру штампа, обусловлен неравномерными упругими деформациями штампа, рабочих узлов пресса, неравномерностью нанесения смазки, разбросом по объёму исходных прутковых заготовок, а так же неравномерным распределением удельных нагрузок на гравюру штампа, вызванных сложным профилем штампуемых заготовок. В конечном итоге это приводит к низкой стабильности геометрической формы изготавливаемых заготовок, применяемых при холодном вальцевании лопаток и неудовлетворительной стабильности непосредственно процесса вальцевания, вызывая изгиб пера вальцуемых заготовок в сторону «спинки», «корыта» или образование «саблевидности» (изгиб в плоскости вальцевания).

С целью повышения стабильности процесса холодного вальцевания лопаток ГТД в ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) используется методика проектирования заготовок под вальцевание, заключающаяся в спрямлении аэродинамических профилей сечений пера, наложении пропорционального припуска в трёх характерных точках каждого сечения профиля, его обработку с высокой точностью на универсальном металлорежущем оборудовании, в частности, на круглошлифовальных станках, по окружностям, проходящим через выбранные точки.

Опыт внедрения методики при холодном вальцевании лопаток ГТД выявил ряд недостатков, вызванных тем, что при проектировании заготовки лопатки выбор трёх характерных точек сегментообразных сечений профиля, через которые проходят окружности, носит, в основном, интуитивный характер, осуществляется без учёта геометрической формы «выпрямленного» сечения и распределения степеней пластической деформации относительно центра масс сечения при его вальцевании.

Кроме того, отсутствие критериев, позволяющих без проведения значительных экспериментальных работ оценить стабильность процесса вальцевания спроектированной заготовки лопатки с сегментообразным профилем сечений пера, существенно увеличивает трудоёмкость внедрения холодного вальцевания при освоении новых изделий и сдерживает снижение трудоёмкости существующих технологических процессов изготовления лопаток ГТД.

Ввиду этого дальнейшее совершенствование методики проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, является актуальной задачей для авиационной промышленности и имеет важное научное и практическое значение.

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение стабильности процесса холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД путём совершенствования методики проектирования прецизионных заготовок с сегментообразным профилем пера. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить влияние расположения припуска на сегментообразных сечениях пера заготовок лопаток на устойчивость процесса холодного вальцевания и геометрическую точность вальцованных лопаток.

2. Разработать критерии устойчивости процесса холодного , вальцевания лопаток ГТД с сегментообразным профилем пера.

3. Разработать математическую модель и исследовать течение металла в процессе холодного вальцевания лопаток ГТД с сегментообразным профилем сечений пера.

4. Усовершенствовать методику определения ' геометрии сегментообразной заготовки для холодного вальцевания пера лопаток ГТД, основанную на критериях устойчивости процесса вальцевания.

5. Выполнить сравнительное численное моделирование процессов холодного вальцевания пера заготовок, спроектированных по существующей и усовершенствованной методикам.

6. Разработать- пакет прикладных программ для ЭВМ по проектированию сегментообразных в сечении заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, обеспечивающих стабильность процесса вальцевания и требуемое качество лопаток.

Методы исследований и достоверность результатов. При выполнении работы использовались научные положения теории обработки металлов давлением, сопротивления материалов, теоретической механики, теории упругости и пластичности, численно — аналитические методы математического моделирования и анализа. Обоснованность и достоверность полученных результатов, научных положений и выводов подтверждены сходимостью с результатами, полученными путем проведения численного моделирования в программе (^Рогт ЗО.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Усовершенствованная методика проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, включающая в себя:

1. Основные критерии устойчивости процесса холодного вальцевания заготовки лопатки с сегментообразным профилем пера;

2. Основные уравнения и соотношения, необходимые для анализа течения материала, напряжённого и деформированного состояния при пластическом формоизменении сегментообразного профиля заготовки в* аэродинамический в процессе холодного вальцевания заготовки;

3. Основные уравнения и соотношения, необходимые для определения оптимальной геометрии сегментообразных в сечении пера заготовок, обеспечивающих стабильность холодного вальцевания пера лопаток компрессора ГТД.

Научная новизна работы. Разработана и исследована математическая модель, описывающая процесс образования браковочного признака типа «саблевидность» в процессе холодного вальцевания.

Разработаны критерии устойчивости процесса холодного вальцевания заготовок лопаток ГТД с сегментообразными сечениями профиля пера.

Практическая значимость , работы. Разработана методика проектирования прецизионных заготовок с сегментообразным в сечении профилем пера, обеспечивающая устойчивость процесса холодного вальцевания путём оптимизации распределения величины пластической деформации и повышения равномерности течения металла по сечениям вальцуемых заготовок.

Разработан пакет программных продуктов, позволяющих автоматизировать процесс проектирования и определения оптимальных параметров прецизионных заготовок лопаток для холодного вальцевания.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы использованы при проектировании заготовок для изготовления лопаток компрессора двигателя беспилотных летательных аппаратов на «ОАО НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) методами холодного вальцевания. Отдельные результаты теоретических исследований использованы в учебном процессе при подготовке инженеров, обучающихся по специальности 150201 «Машиностроительные технологии и оборудование», магистров обучающихся по специальности 150400 «Машины и технология обработки металлов давлением».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы' доложены и обсуждены: на Всероссийской научно-техн. конф. студентов «Студенческая научная весна - 2009»: Машиностроительные технологии (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана); на Всероссийской молодёжной научн. конф. с международным участием «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (г. Москва, МФТИ, 2009); дважды на Всероссийской научно-техн. конф. студентов «Студенческая научная весна -2010»: Машиностроительные технологии (г. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 1 - в журнале, рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка опубликованных источников из 63 наименований и 1 приложения, изложена на 184 страницах

Выход

1М]

130

ИТОГОВЫЙ МОМЕНТ = 221,831511764808 КРИТЕРИЙ 3 К нг = 1,70639624434468 СТРОКА № 2

КООРДИНАТА СЕЧЕНИЯ = -14,548

СЗВ= -2,915489Э9999999Е-5 0 Д = -0,00209983141458771 М изг = 0,030283768661184

Рис.55. Диалоговое окно программного продукта «К определению саблевидности»

В основу программного продукта заложен алгоритм расчета, приведенный на рисунке 53.

3.6 Формирование таблицы критериев. Чтение таблицы. Анализ и управление показателями

С целью повышения визуального контроля процессов проектирования и анализа полученных результатов сформирована таблица специального образца [60].

В строке «показатель» записывается полученное значение, в строке «соответствие» полученные данные сравниваются с допустимыми.

В последней строке записывается вывод о пригодности заготовки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При серийном и массовом производстве лопаток компрессора ГТД широкое распространение получил метод формообразования их аэродинамических поверхностей холодным вальцеванием. Тем не менее, традиционные методы получения заготовок лопаток для холодного вальцевания не обеспечивают требуемой точности, что приводит к неудовлетворительной стабильности непосредственно процесса вальцевания, вызывая образование, например, такого браковочного признака, как «саблевидность» (изгиб в плоскости вальцевания). Для повышения стабильности процесса в ОАО «НПО Сатурн» (г. Рыбинск) разработана методика проектирования заготовок для холодного вальцевания, главным недостатком которой является невозможность оценки стабильности процесса холодного вальцевания спроектированных заготовок лопаток с сегментообразным профилем сечений пера без проведения значительных экспериментальных работ: Это существенно увеличивает трудоёмкость внедрения холодного вальцевания при освоении новых изделий и препятствует снижению трудоёмкости существующих технологических процессов изготовления лопаток ГТД. Ввиду этого дальнейшее совершенствование методики проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД, является актуальной задачей для авиационной промышленности и имеет важное научное и практическое значение.

В процессе теоретических разработок и исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Разработаны критерии устойчивости процесса вальцевания лопаток

ГТД с сегментообразным профилем пера, что позволяет определить оптимальную форму сегментообразной в сечении заготовки и повысить стабильность холодного вальцевания

2. Разработана математическая модель течения металла, что позволяет оценить склонность к образованию браковочного признака типа "саблевидность" в процессе холодного вальцевания лопаток ГТД.

3. Усовершенствована методика определения геометрии сегментообразной заготовки для холодного вальцевания пера лопаток, основанная на критериях устойчивости процесса вальцевания, что позволяет на стадии проектирования заготовки обеспечить стабильность процесса холодного вальцевания лопаток компрессора ГТД.

4. Результаты численного моделирования в программе (ЗРогтЗО подтвердили работоспособность разработанной методики при проектировании сегментообразных заготовок для холодного вальцевания лопаток ГТД.

5. Разработан пакет прикладных программ для ЭВМ по проектированию сегментообразных в сечении заготовок лопаток ГТД, обеспечивающих стабильность процесса холодного вальцевания и высокое качество получаемой детали, что позволяет сократить время на стадии проектирования заготовки для холодного вальцевания лопатки. i

1. Крымов, В.В. Производство газотурбинных двигателей Текст./ В.В. Крымов, Ю. С. Елисеев, К. И Зудин М.: Полет, 2002. - 376 с.

2. Абраимов, Н.В. Авиационное материаловедение и технология обработки металлов Текст./ Н. В. Абраимов, Ю. С. Елисеев, В. В. Крымов.-М.: Высшая школа, 1998-444с.

3. Братухин, А.Г. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей Текст./ А. Г. Братухин, Г. К. Язов, Б. Е. Карасёв М.: Машиностроение, 1997-416с.

4. Демин, Ф.И. Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей Текст./ Ф.И. Демин, Н. Д. Проничев, И. Л. Шитарев — М.: Машиностроение. 2002. — 328 с.

5. Мануйлов, В. Ф. Машиностроение: Энциклопедия. В 40 т.: Т.З: Технологии заготовительных производств/ Ред. В. Ф. Мануйлов.-М. Машиностроение ,1996 736с.

6. Никольский, Ю. А. Основы технологии создания газотурбинных двигателей для магистральных самолетов Текст./ Ю. А. Никольский, В. Г. Августинович, В. Е. Абрамчук -М.: Авиатехпром, 1999 -554с.

7. Голенков, В.А. Дмитриев A.M. и др. Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением Текст./ В.А. Голенков, A.M. Дмитриев. — М.: Машиностроение, 2004. — 464 с.

8. Леонов, Б. Н. Технологическое обеспечение проектирования и производства газотурбинных двигателей Текст./ Б. Н. Леонов, А. С.Новиков, Е. Н. Богомолов. Рыбинск: «Рыбинский дом печати», 2000.- 406с.

9. Елисеев, Ю.С. Изготовление лопаток компрессора холодной пластической деформацией Текст./ Ю.С. Елисеев, В.В. Крымов, В.Н. Поклак // «Газотурбинные технологии», март-апрель, 2000 С 32 — 36.

10. Изотов, П. Семейство ТВЗ-117 Текст./ П. Изотов, Д. Изотов //Двигатель, 2000. — март апрель — С 32 — 37.

11. Исследование тенденции развития прогрессивных технологических процессов в области производства лопаток. — М.: ЦНИИТЭИ тяжмаш.,1990. 45с.

12. Кресанов, Ю.С. Периодическая прокатка заготовок лопаток компрессора газотурбинных двигателей с аэродинамическим профилем Текст./ Ю.С. Кресанов, A.B. Богуслаев, А.Я. Качан// Вестник двигателестроения, №2, 2006.-С 95-102

13. Дейч, Г. Б. Разработка и освоение технологии изготовления лопаток компрессора из стали ЭП866Ш с применением холодной вальцовки Текст./ Г. Б. Дейч, А.П. Крюков // Авиационная промышленность-1981- Прил. №5.С. 37-39.

14. Романова, Э. Д. Вальцовка с заданным опережениемТекст./ Э. Д. Романова, А. Г. Воробьев // Авиационная промышленность -1981.-Прил. №5.С. 19-21.

15. Кошаев, Ш. Д. Изготовление заготовок лопаток компрессора длиной до 100 мм точной штамповкой под холодную вальцовку Текст./ М. Д. Кошаев // Авиационная промышленность 1981.-Прил. №5.С. 24-26.

16. Кошаев, Ш. Д. Состояние и перспективы производства лопаток компрессора на заводах отрасли Текст./ Ш. Д. Кошаев, // Авиационная промышленность -1981.-Прил. №5. С. 1-3.

17. Кресанов, Ю. С. Аналитическое определение катающего радиуса при прокатке в калибрах с заусенцем Текст./ Ю. С. Кресанов, А. В. Богуслаев, А. Я. Качан // Вестник двигателестроения .— 2006. — №3. -С.80 82.

18. Корнет, И. Ф. Влияние технологических параметров процесса холодного вальцевания на эксплуатационные характеристики лопаток ГТД Текст./ И. Ф. Корнет, Ю. И. Егоров // Авиационная промышленность — 1986-Прил. №5.С.24 26.

19. Коршунова В.В. Вальцевание лопаток ГТД Текст./ В.В. Коршунова, Е.А. Антонов // Тезисы докладов XXIX конференции молодых ученых и студентов. — Рыбинск, 2005 С 29.

20. Лебедев, В. М. Течение металла в очаге деформации при холодной вальцовке Текст./ В. М. Лебедев, Кошаев Ш. Д. // Авиационная промышленность -1981.-Прил. №5 .- С. 3—11.

21. Корнет, И. Ф. Изготовление лопаток компрессора холодной вальцовкой при производстве современных ГТД Текст./ И.Ф. Корнет, С. М. Ершов // Авиационная промышленность -1981—Прил. №5 С. 40-41.

22. Головчанский, B.C. Расчет заготовок под вальцовку Текст./

23. B.C. Головчанский // Авиационная промышленность-1981.-Прил. №5.1. C. 21-24.

24. Коршунова, В.В. К вопросу оптимизации проектирования прецизионных заготовок под холодное вальцевание лопаток газотурбинных двигателей/ В.В.Коршунова // "Наука и образование: электронное научно-техническое издание", 2009.

25. Жирицкий, Г. С. Конструкция и расчет на прочность деталей паровых и газовых турбин Текст./ Г. С. Жирицкий, В. А. Стрункин М.: «Машиностроение», 1968. 520 с.

26. Коршунова, В. В. Развитие методики проектирования прецизионных заготовок для холодного вальцевания лопаток газотурбинных двигателей/ В,В. Коршунова // Заготовительные производства в машиностроении М., "Издательство Машиностроение" —2010 — С 20- 24.

27. Грудев, А. П. Технология прокатного производства Текст./ А. П. Грудев, Л. Ф. Машкин, М. И. Ханин. М.: Металлургия. - 1994. 656 с.

28. Рудской, А.И. Теория прокатного производства Текст./ А. И. Рудской, В. А. Лунев.- М: Наука, 2008.- 527с.

29. Матюхин, В. А. Математическое моделирование кинематики процесса течения металла при вальцевании пера компрессорных лопаток Текст./ В. А. Матюхин, И.А.Жданов, С.К. Колтун //Двигатели внутреннего сгорания .— 2004 С.131-134.

30. Жданов, И. А. Определение деформаций пера рабочей компрессорной лопатки при ее формообразовании холодным вальцеванием Текст./ И. А. Жданов, О. Ф. Замшев, В. А. Матюхин // Вестник двигателестроения, 2005. — №1. -С.133-137.

31. Замшев, О. Ф. Математическое моделирование процесса вальцевания пера компрессорных лопаток Текст./ О. Ф. Замшев, И. А. Жданов, С. К. Колтун, О. В. Алексеенко // Вестник двигателестроения -2004. -№3. С. 31 -34.

32. Коршунова, В. В. Математическое моделирование процесса вальцевания пера компрессорных лопаток/ В. В. Коршунова // Сборник трудов Всероссийской конференции молодых учёных и специалистов «Будущее машиностроения России», МГТУ. — М., 2008.

33. Лебедев, В. М. Анализ факторов, влияющих на точность вальцованных лопатокТекст. / В. М. Лебедев // Авиационная промышленность., 1981 — Прил. №5. С. 11-16.

34. Целиков, А.И Теория прокатки. Справочник Текст./ А.И. Целиков, А.Д. Томленов, В.И. Зюзин .-М.: Металлургия .- 1982.-335с.

35. Смирнов—Аляв, Г. А. Механические основы пластической обработки металлов Текст./Г. А. Смирнов-Аляев —М.:Машиностроение, 1968-272с.

36. Колпашников, А. И. Обработка давлением авиационных материалов Текст./А. И. Колпашников -М.: Машиностроение, 1968 168с.

37. Сторожев, М. В. Теория обработки металлов давлением Текст./ М. В. Сторожев, Е. А. Попов. — М.: «Машиностроение», 1977 — 423с.

38. Прозоров, JI. В. Вопросы пластичности и технологии обработки металлов давлением Текст./Л. В. Прозоров.-М.: ЦНИИТМАШ, 1969 .-73с.

39. Пименов, А. Ф. Обработка давлением металлических материалов Текст./ А. Ф. Пименов-М.: Наука, 1990 .-240 с.

40. Унксов, Е.П. Инженерные методы расчета усилий при обработке металлов давлением Текст./ Е.П. Унксов- М.:Машгиз,1955.-230с.

41. Тарновский, И.Я. Деформация и усилия при обработке металлов давлением Текст./ И.Я. Тарновский, A.A. Поздеев, O.A. Ганаго и др. М.: Машгиз, 1953.-304с.

42. Шемякинский, E.H. Вальцовочные станы для вальцовки пера компрессорных лопаток газотурбинных двигателей Текст./ E.H. Шемякинский//Авиационная промышленность -1981-Прил. №5. С.17 -19.

43. Целиков, А.И. Теория прокатки Текст./ А.И. Целиков, А.И. Гришков — М.: Машиностроение, 1970. — 360с., ил.

44. Коршунова, В. В. Изготовление лопаток ГТД методом холодного вальцевания Текст./ В. В. Коршунова, В. Б. Мамаев, М. JI. Первов // Новые материалы и технологии-НМТ-2006: Тезисы всероссийской научно-технической конференции, МАТИ. М., 2006. - С 94 - 96.

45. Фокс, А. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве Текст./А. Фокс, М. Пратт: Пер с англ.-М.: Мир, 1982-304с.

46. Гусак, А. А. Справочник по высшей математике Текст./ А. А. Гусак, Г. М. Гусак, Е. А. Бричикова -Минск: ТетраСистем, 2000 -640с.

47. Двайт, Г. Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы Текст./Г. Б. Двайт.-М.: «Наука», 1977.-228с.

48. Кудрявцев, JI. Д. Краткий курс математического анализа: В 2—ч т.: Т. 2. Дифференциальное и интегральное исчисления функции многих переменных. Гармонический анализ: 2-е изд., перераб. и доп. Текст./ JI. Д. Кудрявцев. Висагинас: «Alfa», 1998. - 384 с.

49. Кухлинг, X. Справочник по физике Текст./ X. Кухлинг М.:Мир, 1982 — 519 с.

50. Норенков, И. П. Основы автоматизированного проектирования Текст./ И. П. Норенков .-М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002 .-336с.

51. Погодин—Алексеев, Г. И. Справочник по машиностроительным материалам В4-х т.: Т1.Сталь. Текст./ Г. И. Погодин-Алексеев .-М.:Машгиз,1985- 907с.,ил.

52. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

53. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Рыбинская государственная авиационная технологическая академия имени IL Л. Соловьева»ул. Пушкина, д. 53, г. Рыбинск, • Ярославской области, 152934

54. Зав. кафедрой, к.т.н., доцент д.т.н., проф. кафедры ОМДк.т.н., доцент

55. Утверждаю: Главный инженер ОАОтехнологическо

56. Данный акт не является основанием для финансовых расчетов

57. Мы» нижеподписавшиеся, начальник управления главного технолога Стогов В.С

58. Представители ОАО «НПО «САТУРН»

59. Начальник управления главного технолога1. В.С. Стогов

60. Начальник механосборочного корпуса № 35 В.Б. Золотарев