автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Разработка процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек летательных аппаратов с минимальной разнотолщинностью

На правах рукописи

Михеев Владимир Александрович

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССОВ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ОБТЯЖКОЙ ОБВОДООБРАЗУЮЩИХ ОБОЛОЧЕК ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С МИНИМАЛЬНОЙ РАЗНОТОЛЩИННОСТЫО

Специальность 05.03.05 - Технологии и машины обработки давлением

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Самара2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П.Королева» (СГАУ) на кафедре обработки металлов давлением.

Научный консультант

Официальные оппоненты

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Гречников Ф.В.

Доктор технических наук, профессор Костышев В.А.

Ведущая организация

Доктор технических наук, профессор Морогов В.М.

Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Овчинников А.Г.

ОАО "Камов"

Защита состоится «У? » ^маЙ^А; 2004 г. на заседании диссертационного совета Д212.215.03 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет» по адресу: 443086, г. Самара, Московское шоссе, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СГАУ.

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

Каргин В.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Производство современного летательного аппарата (ЛА) требует разработки новых технических и технологических решений, обеспечивающих постоянно растущие требования к технико-эксплуатационным показателям изделий.

Прежде всего, высокие скорости полета современных самолетов предъявляют жесткие требования к форме и точности выполнения аэродинамических обводов планера. В связи с этим усложнились пространственные формы обводообразующих оболочек и соприкасающихся с ними деталей каркаса, повысились требования к их точности, что значительно увеличило трудоемкость их изготовления.

Кроме того оболочки аэродинамического обвода современных ЛА выполняют несущие функции деталей обшивок, обеспечивающие прочность и неразрушае-мость конструкции изделия. В свою очередь тенденции увеличения габаритов и снижения массы ЛА требуют применения крупногабаритных листовых элементов обшивок малой жесткости, что существенно усложняет решение вопросов точности, связанных с геометрической увязкой элементов конструкции.

В совокупности выполнение этих требований зависит в первую очередь от решения проблемы получения обводообразующих оболочек с минимальной разно-толщинностью. Существующие способы обтяжки не способны обеспечить получение обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Это связано с несовершенством метода геометрической увязки сопрягаемых поверхностей обводообразующих оболочек по внутреннему контуру, отсутствием метода расчета технологических параметров с учетом особенности геометрической формы оболочки и механических свойств анизотропной листовой заготовки, несовершенством связей в информационных средствах обеспечения автоматизированного технологического процесса обтяжки, отсутствием соответствующего обтяжного оборудования с программным управлением.

Вследствие специфических особенностей процессов формообразования обтяжкой листовых заготовок особую трудность при математическом моделировании представляют задачи определения напряженно-деформированного состояния, учитывающие конструктивно-технологические особенности деталей. Решение этих задач требует разработки новых математических моделей процессов формообразования обтяжкой, обеспечивающих направленное изменение толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью.

В связи с этим представленные в диссертации разработки математических, технических, программных и информационных средств обеспечения процесса формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек ЛА с минимальной разнотолщинностью являются весьма актуальными.

Целью диссертационной работы. Разработка и внедрение новых процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разно-толщшшостьго, обеспечивающих повышение качеств^ рое^родюНЯЛДОА*^ освоения новых изделий, уменьшение затрат на технологическоеБИМИДОЯОДьвиафюнно-го производства. I

Методы исследований. Основой работы явттяЕт^д у^^д^Уррпг^! ^"р""

образования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью. Теоретические исследования базировались на основных положениях теории пластического деформирования листовых анизотропных материалов и безмоментной теории тонких оболочек с использованием асимптотических методов последовательного приближения.

При геометрическом моделировании применялись основы математического описания параметрических поверхностей, используемых в машиной графике и автоматизированном проектировании.

Экспериментальные исследования осуществлялись с применением методов обработки результатов физического эксперимента.

При построении функциональных схем на уровне автоматизации управления технологическим оборудованием использовались методики IDEF (ICAM Definition).

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается корректностью применения математического аппарата и допущений, используемых при построении модели, хорошей сходимостью результатов теоретического и экспериментального исследований, а также успешной реализацией в промышленности разработанных математических и программных средств в виде программно-методического комплекса автоматизации процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета процессов формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью.

2. Методика совмещения способов обтяжки по последовательной схеме для получения оболочек с минимальной разнотолщинностью.

3. Методика геометрического моделирования поверхностей оболочек сложных форм, приведенных к главным осям и плоскостям симметрии, определяемым гауссовыми параметрическими координатами.

4. Методика расчета пружинения оболочки с минимальной разнотолщинностью.

5. Методика расчета процессов устойчивого формообразования обтяжкой оболочек выпукло-вогнутой формы без складкообразования.

6. Метод расчета координатных перемещений рабочих органов обтяжного пресса.

7. Метод контроля за деформациями листовой заготовки при обтяжке на автоматизированном обтяжном прессе.

8. Программно-методический комплекс автоматизации процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана расчетная модель процессов формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью , связанная с анализом напряженно деформированного состояния в условиях симметричной обтяжки отдельных формообразующих операций последовательной схемы, что позволяет кроме того увеличить степень формоизменения при обтяжке оболочки определенной геометрической формы.

2. Предложен метод проектирования технологического процесса получения оболочки с минимальной разнотолщинностью основанный на совмещении способов обтяжки, в которых формоизменение заготовки сопровождается встречным движением границ очага деформации без ее локализации на свободном участке на различных арапах формообразования.

3. Предложена методика расчета пружинения оболочки с минимальной разнотол-щинностью, разгрузка которой характеризуется переходом безмоментного напряженного состояния в моментное.

4. Определены условия устойчивого формообразования оболочки выпукло-вогнутой формы без складкообразования с учетом действительных линий искажения безмоментного напряженного состояния.

5. Установлены зависимости между входными и выходными данными управляемого процесса обтяжки, включающего последовательную схему обтяжки, математическую модель формообразования и метод геометрической увязки сопрягаемых поверхностей оболочки и формообразующей оснастки на основе нового параметрического представления.

6. Предложен и конструктивно проработан программно-методический комплекс автоматизации процессов обтяжки, имеющий унифицированный формат представления данных VDA в межкомпьютерных обменах.

Практическое значение работы заключается:

• в разработке и внедрении процессов формообразования обтяжкой обводообра-зующих оболочек с минимальной разнотолщинностью;

• в повышении качества и уменьшении сроков технологической подготовки заго-товительно-штамповочного производства за счет разработки и внедрения новых методов расчета и автоматизации проектирования формообразующей оснастки на основе нового параметрического представления поверхностей;

• в повышении технико-экономической эффективности автоматизированного проектирования и изготовления штамповой оснастки за счет использования в качестве исходных данных электронных моделей оболочек, что позволяет внедрить новые методы геометрической увязки и сократить количество жестких шаблонов;

• в снижении материальных и трудовых затрат в процессе производства деталей обшивок ЛА за счет программного управления обтяжным оборудованием;

• в расширении возможностей используемых на предприятиях авиационной промышленности CAD/CAM систем, таких как, Unigraphics и Solid Edge, путем включения в них разработанных программно-методических комплексов.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы в виде методических материалов, автоматизированного рабочего места, программно-методического комплекса, модернизированных и автоматизированных обтяжных прессов и внедрены на Кумертауском, Ульяновском и Самарском авиационных предприятиях.

Экономический эффект от внедрения разработок составляет 2 млн.рублей в ценах 2004 года.

Результаты исследований используются в учебном процессе кафедры обработки металлов давлением Самарского государственного аэрокосмического университета при чтении лекций по дисциплине «Автоматизация, робототехника и гибкие производственные системы заготовительно-штамповочного производства», а также в курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 10 международных, всесоюзных, республиканских семинарах и конференциях.

Кроме того, материалы диссертации представлены в 12 технических отчетах по хоздоговорной и госбюджетным темам.

Работа проводилась в рамках целевой программы: «Авиационная технология» в период 1980... 1991 г.г., государственной программы РФ «Развитие гражданской авиации на период 2001...2015 г.г.» и федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования» на период 2002...2006 г.г.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 42 научных и научно-технических работах, опубликованных в период 1977...2004 гг.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа выпол-

нена на 338 страницах машинописного текста, содержит 151 рисунка и 16 таблиц. Список использованных источников содержит 147 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность проблемы и направление исследований, сформулирована цель работы, определены научная новизна, практическое значение и основные результаты работы.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ изложено состояние теории и практики формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек двойной кривизны.

Приведены характерные группы типовых геометрических форм обводообразующих оболочек ЛА:

«пологие» оболочки незначительной двойной кривизны с углом охвата!^"^" и радиусом в направлении обтяжки;

• оболочки малой двойной кривизны, некоторые из которых могут иметь значительную кривизну в направлении обтяжки с

ММ;

«крутые» оболочки со значительной кривизной в обоих направлениях двояковыпуклой и выпукло-вогнутой форм с 120°<2ак<180° и iJio<500 мм.

Отдельно приведены оболочки знакопеременной кривизны и оболочки сферической формы.

Как следует из рисунка 1, для установления геометрических параметров обводообразующих оболочек и обтяжного пуансона направление обтяжки совместили с одной из ортогональных плоскостей симметрии поверхности оболочки. Кривая сечения поверхности оболочки плоскостью определяет продольный формообразующий контур, проходящий через точку О. Кривая сечения поверхности оболочки второй плоскостью симметрии ортогональной к плоскости определяет поперечный центральный контур, проходящий через точку О.

В этом случае оба контура представляют собой кривые, пересекающиеся в точке О, в которой радиусы кривизны R\0 и Ri0 кривых принимают максимальное и минимальное значения, а величина обратная их произведению - значение гауссовой кривизны:

Тогда геометрическая форма оболочки двойной кривизны локально характеризуется в точке О знаком гауссовой кривизны: эллиптическая (двояковыпуклая форма с положительной гауссовой кривизной К„> 0) и гиперболическая (выпукло-вогнутая с отрицательной гауссовой кривизной Ка< 0). Направления касательных к контурам сечений поверхности оболочки плоскостями симметрии в точке О

определяют главные оси поверхности В системе координат поверх-

ность оболочки в окрестности точки О представляется в виде функции:

Явная форма функции (2) используется для нахождения метрических свойств поверхности оболочки. Подобно тому, как в бесконечной близости к точке кривой близка некоторая окружность, так и к поверхности оболочки в окрестности точки О близка некоторая квадратичная поверхность (2).

Анализ существующих схем обтяжки позволил установить, что процесс обтяжки ограничивается разрушением материала или потерей устойчивости заготовки. Ограничивающими факторами являются неравномерное растяжение из-за влияния сил трения, недопустимая локализация деформации, предельный перепад толщин в отдельных зонах оболочки, достижимая точность и качество поверхности.

Для уменьшения или полного устранения ограничивающих факторов создадим условия симметричной обтяжки. Если совместим направление обтяжки с плоскостью симметрии и она пройдет через середину центрального зажима пресса, обтяжка может быть симметричной.

В качестве самостоятельной формообразующей операции процесс обтяжки в симметричном варианте встречается редко, например, обтяжка оболочек сферической формы. В связи с этим имеются проблемы геометрической увязки оболочек более сложных форм и обтяжных пуансонов по принципу симметрии.

Однако в результате разработок в области прикладной геометрии появились методы, позволяющие описывать на ЭВМ любые контуры и построить изопараметрические линии новой сетки гауссовой кривизны с определением локальной формы поверхности оболочки в точке О в главных осях х„ и Автоматизация расчетов и преобразование геометрических параметров поверхностей в цифровую информацию позволили применить оборудование с ЧПУ для обработки обтяжных пуансонов, что обеспечивает геометрическую увязку и реализацию симметричной обтяжки на обтяжном прессе.

Однако достигнутая точность обработки обтяжного пуансона и создание условий симметричной обтяжки не решает проблему целиком. Необходимо обеспечить регламентируемый допуск на изменение толщины при обтяжке листовой заготовки. Все это предъявляет новые требования к технологии получения обводообра-зующих оболочек в условиях автоматизированного производства.

Современный уровень сложности задач автоматизации предполагает опору на цифровую обработку данных. При этом процессы формообразования обтяжкой

Рисунок 1 - Схемы процессов обтяжки по обтяжному

пуансону 1 заготовки 2, удерживаемой в зажимах пресса 3: а) - оболочки незначительной двойной кривизны, б) и в)- оболочек значительной двойной кривизны двояковыпуклой и выпукло-вогнутой форм.

не должны оставаться прежними. Именно в них закладываются потенциальные возможности качества деталей обшивок ЛА, т.е. получение обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

В главе показано, что за период освоения процесса обтяжки накоплен значительный производственный опыт и разработаны ряд методик определения напряженно-деформированного состояния и предельного формоизменения заготовки при обтяжке. Это нашло отражение в работах Абрамова A.M., Арышенского Ю.М., Ве-прева А.А., Громовой А.Н., Завьяловой В.И., Комаровой Л.Г., Коробова В.К., Лопа-сова С.А., Лысова М.И., Матвеева А.Д., Моисеева В.Г., Мацнева В.Н., Одинга С.С.

Характер влияния сил трения на возможности формоизменения зависит от схемы обтяжки. Однако считалось, что при обтяжке оболочек двойной кривизны ограничивающим фактором является локализация деформации на одном из свободных участков заготовки. Известно, что силы трения зависят от давления заготовки на пуансон, которое в свою очередь зависит от характера распределения напряжений и деформаций по всей поверхности пуансона и от его геометрической формы. Последнее не было учтено в методиках расчета, а характер распределения напряжений и деформаций аппроксимировали через формулу Эйлера по углу трения или углу охвата заготовки пуансоном

В методиках определяли коэффициент обтяжки К^ либо по отношению максимального и минимального размеров оболочки и по наибольшей деформации на сходе заготовки с пуансона, где она и локализуется, либо по удлинению и допустимому утонению материала заготовки. Коэффициент обтяжки К^ оказался неудобным для определения степени формоизменения оболочки. Тогда на ряду с К^ ввели отдельно геометрический коэффициент обтяжки Кг, рассчитываемый как отношение максимального размера оболочки к исходной длине заготовки между зажимами пресса.

Практически были получены частные решения, где использовали грубую схематизацию. Например, не учитывалась двойная кривизна и рассматривалась обтяжка по цилиндрическому пуансону или двойная кривизна получена из-за неодинакового изменения размеров отдельных волокон и т.д. Исследования были направлены в основном на снижение неравномерности растяжения заготовки в направлении обтяжки путем уменьшения угла охвата В результате уменьшалась вероятность локализации деформации и, как следствие, резкое изменение толщины в зоне схода заготовки с пуансона.

В частности Арышенскому Ю.М. при анализе процессов обтяжки с полным углом охвата удалось определить момент локальной потери устойчивости листового материала с учетом его анизотропии, характеризуемой показателями При этом определялась не только предельная деформация, но и описывался характер местного утонения заготовки, общая устойчивость которой при формообразовании обтяжкой связана с равномерным удлинением материала

Матвеев А.Д. показал, что общее устойчивое утонение при наматывании с обтяжкой специально профилированной заготовки от нуля до угла обеспечивается при условии, что на свободной части заготовки между сходом с пуансона и зажимами пресса не возникала пластическая деформация, которая всегда предшествует локализации деформации.

Одинг С.С. показал, что на равномерное удлинение листовой заготовки накладывается малая неравномерность, определяемая второй кривизной пуансона и выражающаяся в задании функции перемещения границы контакта заготовки с пу-

ансоном от нуля до При этом локализуется только дополнительное растяжение вдоль границы контакта заготовки с пуансоном, например, под углом ее. Такая схема обтяжки реализована для оболочек малой двойной кривизны с Кг до 1,05 на прессах типа FEKD.

Комарова Л.Г., Лысов М.И., Моисеев В.Г. и Мацнев В.Н. предложили снизить уровень неравномерности деформации растяжения не за счет уменьшения угла ак, а за счет сдвиговой деформации, обеспечив для этого условия ее осуществления. В результате разнотолщинность оболочки уменьшилась из-за перераспределения деформации растяжения между центральной частью заготовки и ее краевыми участками. Это позволило получить оболочку с Кг равной 1,10 практически за один переход. Однако, сдвиговые деформации при такой обтяжке сопровождались неравномерным растяжением заготовки.

Приведенные методики расчета и схемы обтяжки не обеспечивали возможность формообразования оболочек более сложных форм с до 1,15 и выше за минимальное количество переходов при допустимом утонении материала заготовки. Количество переходов составляло более пяти при утонении заготовки на 30 процентов и более, что вынуждало применять более толстый листовой материал.

Чистяков В.П. при участии автора работы усовершенствовали методику расчета процессов обтяжки оболочек с ЛГ^ = 1,25... 1,30 и разработали ряд новых способов обтяжки. В последующем предложенные Чистяковым В.П. подходы были заимствованы автором при комплексном решении проблемы получения оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Анализируя расчетные методики, был сделан вывод, что направленное изменение толщины заготовки при обтяжке оболочки с минимальной разнотолщинно-стью обеспечивается прямой последовательностью расчета напряжений и деформаций при создании математической модели, основанной на параметрической оптимизации. За основу такой модели принята полная система уравнений в условиях симметричной обтяжки, а для численной реализации процедуры расчета выбран ступенчатый метод нагружения заготовки при последовательной схеме, основанной на совмещении способов обтяжки.

Это позволило исследовать процесс обтяжки на различных формообразующих операциях, уменьшить погрешность деформационной теории, связанную с требованием монотонности, и установить зависимости между входными и выходными данными при управлении процессами формообразования обтяжкой.

При этом технологические особенности процессов формообразования оболочек с минимальной разнотолщинностью и их расчетных методик таковы, что необходима разработка нового метода представления поверхностей в гауссовых параметрических координатах, оптимизированное проектирование технологического процесса обтяжки и новое обтяжное оборудование с программным управлением.

В результате была сформулирована следующая проблема, решаемая в диссертации: разработка процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек сложной формы с минимальной разнотолщинностью, создание объектно-ориентированного программно-методического комплекса и автоматизация обтяжных прессов.

Для решения поставленной проблемы были определены основные задачи исследований:

• разработка математической модели параметрической оптимизации процессов формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки в

оболочку с минимальной разнотолщиностью, расчета оптимальных технологических параметров и установления зависимостей между входными и выходными данными при управлении процессами формообразования обтяжкой;

• разработка методики геометрического моделирования формообразующей оснастки, обеспечивающей условия симметричной обтяжки и геометрической увязки поверхностей, приведенных к главным осям и плоскостям симметрии, определяемым гауссовыми параметрическими координатами;

• проведение расчетно-экспериментальных исследований полученной математической модели и проверка ее адекватности;

• построение на базе разработанных методик программно-методического комплекса автоматизации расчета оптимальных технологических параметров при управлении процессами формообразования обтяжкой с использованием сетевых информационных технологий;

• модернизация и автоматизация обтяжного оборудования типа ОП и РО для расширения их функциональных возможностей за счет увеличения количества управляемых координат с помощью ЭВМ и создание нового обтяжного оборудования с программным управлением.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена математической модели параметрической оптимизации процессов формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью. С целью упрощения модели использовали такие приемы как исключение переменных, структуризация модели на уровни с целевыми функциями различного представления и укрупненная дискретизация поверхности оболочки в виде отдельных поперечных сечений под углом а,.

Действительно, значительная разнотолщинность оболочки, получаемой обтяжкой, не наблюдается, если выполняется условие, что изменение относительной разнотолщинности меньше некоторой величины. Данное условие можно выразить в эквивалентной квадратичной форме, соответствующей гауссовым параметрическим координатам поверхности

(и,-к^)2<у>, (3)

ГДе и _№)• л •

• -лки)); '-,_и«Ц-/

поперечная разнотолщинность сечения оболочки под углом - продольная толщина сечения оболочки под углом - некоторая минимальная величина, определяемая устойчивостью расчета.

Разделив левую и правую части (3) на у,2 и обозначив = получим условие (3) в нормализованном виде:

С учетом того, что условие (4) обладает свойством аддитивности, критерий минимального изменения относительной разнотолщинности запишется в виде функционала первого уровня:

=тт (5)

К выражению (5) добавляются ограничения в виде условий направленного изменения толщины заготовки в продольном направлении без локализации деформации:

где 3,, с — некоторые коэффициенты.

Решение системы уравнений (5) и (6) проводился путем исключения любой переменной, например из первого ограничения:

(7)

и подстановки ее в квадратичный функционал (5). Необходимым условием его минимума является равенство нулю всех частных производных начиная со второй переменной

Направленное изменение толщины заготовки при обтяжке оболочки с минимальной разнотолщинностью осуществляется при выполнении ограничений (6) за счет подбора начального угла охвата и предварительной обтяжки с угла ступенчатым нагружением заготовки по углу

Правильный подбор угла должен обеспечить полное формообразование заготовки по ширине в центральном сечении оболочки, проходящем через точку О без локализации деформации в неуложенной еще на пуансон части заготовки между сходом с пуансона и зажимами пресса.

В результате создаются условия направленного изменения толщины в сечениях той части заготовки, которая уже уложена на обтяжной пуансон под углом начиная со значения: _ _

где к — номер сечения, соответствующего углу охвата а1 полученный в результате подбора.

После предварительной обтяжки плоской заготовки с угла наиболь-

шая деформация будет в районе центрального сечения оболочки с гауссовой кривизной К„ в точке О, значение которой равно (1). Предварительная обтяжка выполняется в условиях симметрии и является первой формообразующей операцией последовательной схемы обтяжки.

Затем предлагается разгрузить оболочку после предварительной обтяжки и, не освобождая ее из зажимов пресса, осуществить разгиб на угол за счет движения зажимов по расчетной траектории (рисунок 2). Известно, что гауссова кривизна при разгибании оболочки в свободном от нагрузки состоянии сохраняет свое значение, так как квадратичная форма поверхности остается неизменной, хотя главные кривизны будут меняться. Это понятие играет важную роль в теории тонких оболочек.

В результате получим так называемую изометрическую форму поверхности оболочки по отношению к поверхности обтяжного пуансона с радиусами кривизны в точке О соответственно и связанных соотношением при постоянном значении гауссовой кривизны

где, если при разгибе на угол ар увеличивается до Л'1а, то Л2„, наоборот, уменьшается до Л'1а, а оболочка отступает от поверхности пуансона в районе центрального сечения на величину

В результате при последующей обтяжке оболочки с угла ар до ак ступенчатым нагружением заготовки по углу а, обеспечивается растяжение краевых неде-формируемых участков заготовки и создаются условия выравнивания толщины заготовки в поперечном направлении:

за счет подбора угла разгиба

Последовательная схема обтяжки строится на совмещении способов формообразования в условиях симметричной обтяжки. Показана реализация этой схемы обтяжки, составленной из предварительной обтяжки с угла разгрузки с раз-

гибом оболочки до угла для получения изометрической по отношению к пуансону поверхности и последующей ее обтяжки с угла

Выше было показано, что минимизация функционала (5) достигается за счет введения поочередно условий (6) и (10) в систему. Однако в рамках системы не установлены значения начальных параметров, подбор которых остается интуитивным. Прежде всего, это расчет оптимальных значений толщины заготовки и других параметров, в качестве которых приняты показатели анизотропии //12, и коэффициент трения

Рисунок 2 - Последовательная схема обтяжки (предварительная и последующая): ступенчатое нагружение с угла или центральное сечение оболочек

двояковыпуклой (б) и выпукло-вогнутой (в) форм.

Тогда цикл подбора углов охвата ОК] и Ор в системе будет повторяться путем расчета оптимальных значений цгх, ц и в том числе толщины заготовки при существующих ограничениях этих значений в пределах допуска. В качестве меры близости расчетного значения толщины А, и заданной конструктором кд можно принять квадратичное изменение поперечной разнотолщинности в виде:

где к,{у) — поперечная толщина в сечениисвязанная с методом расчета, например прямая последовательность расчета напряжений и деформаций с помощью системы дифференциальных уравнений:

(12)

где Ь - дифференциальный оператор.

В случае отклонения начальных параметров решение (12) удобно искать в виде линейной комбинации независимых функций:

где 0Г = <з,{К<Рп>Мг\>/-,У - вектор-строка начальных параметров; - вектор-столбец подходящих функций. В результате подстановки (13)в( 12) запишем (11) в виде функционала второго уровня:

Приравнивая нулю каждую частную производную ,/2 от А0, цп, /лп и /л, получим систему уравнений, из которой требуется найти оптимальные параметры.

При этом все частные производные, кроме первой берутся для номинальных

д\

значений параметров в пределах допуска

Значения функционала Зг при таком вычислении минимизируются только в центральном сечении I = 1 и по сходу с пуансона ¡~п. Эти сечения выведены из решения минимизации функционала в виде ограничений (й, =й"„ =0).

В сечениях ¡ = 1 и г = п в условиях симметричной обтяжки выявляются характерные точки поверхности оболочки: О, О и Е (см. рисунок 1). Тогда условия (10) перепишутся в виде:

Выражения (15) по сути являются контрольными условиями получения оболочки с минимальной разнотолщинностью, которые выполняются при сближении толщин в точках О, О и Е в результате направленного изменения толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью.

Расчет толщины Л, (у) проводился с помощью системы уравнений в рамках деформационной теории и безмоментного напряженного состояния оболочки. Рассматривалась модель тонких оболочек первого приближения, основанная на гипотезах Кирхгофа- Лява.

Исходя из этого, было принято допущение, что уменьшение толщины заготовки вследствие утонения происходит в рамках малого параметра. Тогда используя терминологию асимптотических методов решения, можно считать, что решение с

постоянной толщиной соответствует нулевому решению, например, соотношение напряжений в элементе полученное без изменения толщины. Последую-

щие решения, устанавливающие величину толщины в элементе с использованием нулевых решений для соотношения напряжений, соответствуют первому приближению. Опыт применения такой методики в процессах осесимметричного деформирования показал, что точность расчета толщины ограничивается, как правило, первым приближением.

При симметричной обтяжке нагружение заготовки осуществляется только в направлении обтяжки, а ее формообразование при предварительной обтяжке сопровождается движением границ очага деформации в направлении к свободным кромкам заготовки при обтяжке оболочек двояковыпуклой формы или от свободных кромок к центру заготовки при обтяжке оболочек выпукло-вогнутой формы, а ее формообразование при последующей обтяжке - наоборот соответственно для двояковыпуклой и выпукло-вогнутой форм.

Приведенные данные указывают на то, что при обтяжке формообразование в различных сечениях оболочки под углом заканчивается не одновременно. При этом процесс формообразования в одних сечениях ближе к точке О сопровождается избыточным деформированием других уже отформованных сечений.

Для расчета напряжений и деформаций были приняты следующие допущения. Материал заготовки считается ортотропным. Обеспечивается совмещение главной оси анизотропии листовой заготовки с направлением обтяжки. Решение получено для каждой из совмещенных операций методом совместного решения уравнений равновесия и условия пластичности с использованием безмоментной теории оболочек в гауссовых параметрических координатах повехности.

В качестве гауссовых параметрических координат поверхности и и V приняты угловые координаты линий продольного и поперечного контуров сечений поверхности плоскостями симметрии ^ и Тогда участок заготовки, выделенный двумя близкими поперечными сечениями а и а + Аат и имеющий «мнимую» ось вращения радиуса находится в условиях осесимметричного деформирования, а деформации элемента в направлениях линий будут главными.

Уравнения равновесия элемента оболочки постоянной толщины примут вид:

Здесь коэффициенты Ляме А, и Аг соответственно равны:

Введем уравнение (18) в (16) и (17). Однако, учитывая равенство числа уравнений равновесия и числа неизвестных входящих в них, можно говорить о статической определимости напряжений в малом для безмоментной оболочки с постоянной толщиной.

Такая схема расчета применима при деформировании упругих тонких оболочек и пластических оболочек с постоянной толщиной. Однако для последних необ-

ходимо ввести условие перехода упругого состояния материала в пластическое, т.е. условие пластичности вида:

где ст3 - напряжение в направлении толщины заготовки (из-за малости принимаем равной нулю); Д — значение коэффициента Лоде;

напряжение текучести материала, которое с учетом его упрочнения по аппроксимирующей зависимости примем в виде степенной функции:

(21)

где К„ =-

К,

■ -----Ш^гпу' > " - константы кривой упрочнения.

При условиях симметричной обтяжки и принятого уровня дискретизации поверхности в виде отдельных поперечных сечений под углом а, решение с уравнениями равновесия разбиваем на две независимые системы: первая с (17) и (20) , а вторая с (16) и (20).

первая система с (17) и (20) Решение провели отдельно для оболочек двояковыпуклой формы (эллиптическая система уравнений), так и для выпукло-вогнутой формы (гиперболическая система уравнений) и получили соотношение напряжений в элементе без

изменения толщины:

(эллиптическая система уравнений)

1. Предварительная обтяжка плоской заготовки с угла а1:

тщ = ^ (соэ /?0 + 2 ц ею Д,) - (соэ р + 2ц бш /?)]

2. Последующая обтяжка оболочки после ее разгиба на угол ар: Я

(22)

тар = $РК (Зк)-(со5 р + 2(л$т /?)] (23)

(гиперболическая система уравнений)

1. Предварительная обтяжка плоской заготовки с угла а1:

тщ =Ще"^к)(созРк +2//8т Д,)-(сое/?+ 2//вт /?)] (24)

2. Последующая обтяжка оболочки после ее разгиба на угол а„:

т.

г

вторая система с (16) и (20) Выше отметили, что при обтяжке формообразование в различных сечениях оболочки заканчивается не одновременно. Тогда при решении системы (16) и (20) и при условии, что был получен размер очага деформации в сечении под

углом относительно сечения под углом до момента пластической деформации заготовки на сходе с пуансона:

где] — стадия вступления элемента в сечении под углом а, в пластическую деформацию.

Выражение (26) получено при условии, что р пт,, г , относятся к элементу, размер которого в сечении под углом а, равен АВ при делении ширины заготовки на ¿частей. Иначе изменение ширины очага деформации по углувыбирается так, чтобы напряжение аи в направлении обтяжки в сечениях заготовки оставалось постоянным. Тогда деформация в сечении под углом а, будет определяться через его геометрические параметры.

При полном формообразовании сечения под углом а (, когда Ь^ = В процесс обтяжки в определенных случаях не прекращается, а продолжается в этом же сечении. В результате в нем нарастают избыточные деформации, величина которых зависит от внешнего трения:

Гт,

г1, =(ею ~<

е1В/'еХР

п

-(Кг соб Р + тг)

(27)

- полная деформация формообразования центрального сечения а, = 0;

где ек

деформация формообразования этого же сечения на стадии, соответствующей размеру очага деформации Ь^. Далее связь между приращениями деформаций е„ и ег, в сечении под углом а, на/-ой стадии запишется в виде:

где соотношение напряжений в элементе оболочки сечения под углом

нау-ой стадии при предварительной обтяжке с угла до ак (22, 24) или при последующей обтяжке с угла ар до йк (23,25). Приращение деформации Ае^ запишется в виде:

+Ьа1А

Де/(=1п|

(29)

где Да/ — перемещение элемента сечения под углом а,- на/-ой стадии в направлении вектора г.

Тогда в первом приближении можно определить толщину из выражения:

Величина связана с перемещением пуансона в направлении оси за счет подъема стола пресса при неподвижных зажимах или с перемещением зажимов пресса при установочном положении стола или при одновременном подъеме стола и движении зажимов.

Тогда перемещение, например, пуансона вверх :на_/-ой стадии при предварительной обтяжке с угла равно:

Л; = {я2о|соз/?/-' -созД^ + Л^ .(1-созД/)}соз£, (31)

при последующей обтяжке с угла ар равно:

< = к|С03ДГ' -008^1-^,1005^-' + (32)

где , - угол между осью го и нормалью элемента сечения под углом а, в направлении вектора г,

, - соответственно радиусы участка свободного пластического изгиба на границе очага деформации размера Ь™ в сечении под углом а, при обтяжке под углом а| или ар. Параметром, обеспечивающим минимизацию функционала ./2 независимо от схемы обтяжки является толщина заготовки й0. Так как варьируемый параметр входит в дифференциальный оператор, то расчетную толщину оболочки можно представить в виде двух сомножителей:

В результате введения (33) в (14) вместо /((у) (13) условие минимизации функционала примет вид:

8

(34)

0Пй 1=1

Кроме толщины заготовки й0 в качестве параметров варьирования в функционале ^ выбрали: показатели анизотропии /¿12, цгх и коэффициент трения //. Возможности направленного изменения толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью намного возрастают при использовании всех четырех параметров. Для этого разложим в ряд Тейлора выражение (33):

К =Л0 -ехр(ез;)-

1 + (<7. еу, + {я2 ~ Чю ез< + (Ъ ~ еа

Щ дд2 дд3

; (35)

Г Д ь> Я} -р У е м ы е параметры р2и

- исходные (номинальные) значения параметров, относительно которых раскладывается в ряд толщина оболочки. Запишем условия минимизации ./2 для четырех варьируемых параметров:

Варьируемые параметры определяются из системы уравнений (36) для завершающей стадии, когда имеет место совпадение заданной толщины оболочки и расчетной Так как сечение оболочки под углом прямолинейное, достаточ-

но выполнить условие минимизации для сечения / = 1 под углом а1 = 0 и получить систему линейных алгебраических уравнений относительно Д^,, и Ад,.

Решение системы определяет оптимальные значения параметров //13, //21 и /I. Основой решения являются функции <р1, 1//и, ч/г1 и , которые определяются, если известна деформация по толщине в точке О и ее частные производные по этим параметрам для номинальных значений. Тогда для найденных значений Д^,, и Д^3 определяем толщину заготовки:

Предлагаемая схема расчета направленного изменения толщины заготовки при обтяжке оболочки с минимальной разнотолщинностью разделена на предварительную и последующую обтяжку путем подбора углов Я| и ар и расчета оптимальных параметров и в том числе толщины заготовки обеспечивающих минимальную разнотолщинность оболочки в конце процесса обтяжки. В результате создаются условия нормирования допуска на толщину оболочки, а так же учет погрешностей, вызванных разбросом значений начальных параметров в пределах допуска и значением минусового допуска на толщину листа

После снятия внешних сил полной разгрузки у такой оболочки не происходит из-за жесткости формы, связанной со второй кривизной. Остаточное напряженно-деформированное состояние элемента оболочки может быть определено в рамках линейной теории упругих оболочек. Кроме того, считаем, что оболочка двойной кривизны при разгрузке испытывает симметричный изгиб относительно центрального поперечного сечения.

Тогда уравнение равновесия элемента в условиях моментного напряженного состояния запишется в виде:

-щ{гМгоса)-КгМист зт/? = 0,

(38)

где - остаточные моменты в результате неполной разгрузки.

На основе статико-геометрической аналогии {М1-*-ег,Мг-+-Ех) уравнение совместности деформаций запишется:

¿Р

(39)

где с, И е2 - линейные деформации, которые, как и изменения крив из и р е -деляются из кинематических уравнений через перемещения у/ и <о элемента.

Порядок системы может быть понижен за счет вспомогательной функции:

о 1 ^ Х--9-—--о)

И? ,

(40)

где угол поворота нормали к срединной поверхности.

Тогда решение системы уравнений (38) и (39) при условии, что толщина обо-

лочки перед пружинением постоянная, привело к следующему виду:

г

г г

цпсо ър-

-"21 Г

&т2 р

•х-

К я.

К II

—эт - 2цг.)+цп — сое р г Г

{

1-—вт р . Ми

+ 1

= 0

(41)

Уравнение (41) позволяет установить новую форму поверхности оболочки после разгрузки. Получено значение I?,,,,,:

/ \

К

Е,

Я2 со8Д

+ -

к /

(42)

Отсутствие пружинения характеризуется равенством = 0. Тогда минимальная деформация растяжения заготовки при обтяжке оболочки без пружинения равна:

Кроме того, имеется возможность корректировки контура обтяжного пуансона за счет расчета параметров новой поверхности оболочки в сечениях под углом а, после разгрузки по формуле (41), определяющей угол поворота нормали к поверхности в результате пружинения. Это положение полностью подтверждается практикой при изготовлении оболочек из алюминиевых и титановых сплавов с корректировкой контура пуансона с помощью специально подобранного набора эластичных подкладок (рисунок 3).

Для исключения возможности появления складок на поверхности оболочки необходимо знать зависимость между основными параметрами процесса обтяжки и складкообразованием. Существующие методы расчета по допускаемым напряжениям, которые базируются на предположении об упругой работе материала оболочки, оказывается явно недостаточными, поскольку в них не учитывалась геометрия поверхностей. Особенно это касается оболочек выпукло-вогнутой формы, у которых наряду с безмомент-ным напряженным состоянием имеются так называемые линии искажения безмоментного напряженного состояния. К ним относят асимптотические линии. Напомним, что такие линии имеются на поверхности оболочек отрицательной гауссовой кривизны, в направлении которых в любой точке кривизна равна нулю, т.е. они являются прямолинейными.

Эти линии являются характеристиками уравнений равновесия (16) и (17) безмоментной теории оболочек, и поэтому вдоль них могут быть применены граничные условия лишь весьма частного вида. При значении гауссовой кривизны асимптотические линии мнимы, а при

Рисунок 3 - Корректировка контура обтяжного пуансона.

Рисунок 4 - Характерные складки на поверхности оболочки выпукло-вогнутой формы.

существует два действительных семейства асимптотических линий. Линии кривизн делят

пополам угол между ними.

Таким образом, для поверхности оболочки выпукло-вогнутой формы линии искажения безмоментного напряженного состояния захватывают полосы, расположенные вдоль асимптотические линий. В направлении этих линий образуются складки (рисунок 4).

Анализируя причины появления складок на поверхности оболочек в седлообразной впадине, сделан следующий вывод. Центральный участок заготовки в начальный момент обтяжки подвергается воздействию сжимающих нагрузок при резком сползании заготовки от свободных краев к центру впадины из-за ее утяжки по ширине.

Известно, что кривая равновесных форм оболочек расположенная выше критической точки в отличие от пластин оказывается несимметричной. Различают верхнюю и нижнюю критические нагрузки. При верхней критической нагрузке центральный участок заготовки совершит хлопок внутрь седлообразной впадины пуансона, после чего нагрузка будет вновь повышаться.

Участок заготовки остается на пуансоне до тех пор, пока не снизим нагрузку до некоторого значения, при которой произойдет обратный скачок центрального участка заготовки в форме складок, которым легче проявиться вдоль асимптотических линий. Таким образом, определение нижней критической нагрузки невозможно

без учета пластических деформаций. Тогда достаточно дать оценку сверху и полу-

И „

чить значение соответствующее верхней критической нагрузке

Для обеспечения устойчивости формообразования оболочек выпукло-вогнутой форм предпочтение отдано обтяжке с полным углом охвата по симметричной схеме с выполнением на обтяжном пуансоне перетяжных ребер, через которые в начале формообразования перегибаются кромки заготовки.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ приводятся результаты расчетно-экспериментальных исследований процессов обтяжки «пологих» оболочек незначительной двойной кривизны, оболочек малой двойной кривизны, «крутых» оболочек значительной двойной кривизны двояковыпуклой и выпукло-вогнутой форм, оболочек сферической формы из алюминиевых и титановых сплавов.

При обтяжке «пологих» оболочек с на прессах

и РО-1600 предложены новые схемы формообразования, сочетающие в начале процесса прямолинейные зажимы и ступенчатое нагружение с растяжением, обеспечивающие направленное изменение толщины заготовки при обтяжке оболочки с минимальной разнотолщинностью.

Схемы относятся к предварительной обтяжке без локализации деформации на свободном участке и обеспечивают уменьшение разнотолщинности в продольном направлении за счет «эффекта» прямолинейных зажимов пресса.

Эксперименты проводились в промышленных условиях, что позволило быстро довести результаты до промышленной реализации, выполнить отработку новых схем обтяжки, методов и средств для их реализации. В результате были получены алюминиевые оболочки с /Гг=1,075 толщиной 1,0 мм из Д16 и титановые оболочки с Кг=1,025 толщиной 0,3 мм из ОТЧ-1 без разупрочняющих отжигов (рисунок 5). На рисунке 6 приведены эпюры деформации растяжения ех в конце обтяжки. Предложенная схема обтяжки реализована с применением антифрикционных облицовок пуансона, обеспечивая продольную разнотолщинность в пределах 10%.

При обтяжке оболочек малой двойной кривизны с полным углом охвата а„ показано, что деформации начинают свое опережающее

развитие в районе центрального сечения и в течение его формообразования практически не сопровождаются избыточными деформациями в других сечениях для оболочек с Хг<1,0б из алюминиевых сплавов. Это характерно для предварительной обтяжки, обеспечивая направленное изменение толщины заготовки для последующей обтяжки после разгиба оболочки на угол с минимальной разнотолщинностью в пределах 8... 10%.

Ступенчатая обтяжка применима для формообразования алюминиевых оболочек с ЛТ,>1,10 и для титановых оболочек с ЛГ,>1,025Для ступенчатого нагружения предварительной обтяжки подбирается угол таким образом, чтобы не было локализации деформации в свободной части заготовки. Титановая оболочка с АГг=1,025 из сплава ОТЧ-1 толщиной 0,6 мм была получена за один переход без разупрочняющих отжигов (рисунок 7).

При экспериментальной отработке схемы получения этой детали был опробован способ обтяжки по пуансону с таким профилем рабочей поверхности, который учитывает пружинение заготовки после разгрузки (рисунок 8)

Способ комбинированной обтяжки предложен для изготовления оболочек сферической формы из алюминиевого сплава АМгб толщиной 5 мм с Кг равным 1,25 с углом охвата Способ реализуется на прессе РО-ЗМ, оборудованном на портале перетяжными балками (рисунок 9) и сочетает элементы простой обтяжки, обтяжки с растяжением и ступенчатой обтяжки Перечисленные способы обтяжки реализованы при предварительной обтяжке за четыре перехода.

Перед обтяжкой пятого и шестого переходов оболочка разгружалась и разгибалась на угол за счет смещения перетяжных балок и установки зажимов пресса. На рисунке 11 приведены эпюры деформации в конце процесса обтяжки, завершающей процесс формообразования оболочки с минимальной разнотолщинностью Замер толщины получен промером ультразвуковым осциллографом (расхождение данных расчета и замера не превышает 15%)

0,01

0,06

Сшпоймш

гЬ <

нскра ю верещи жй_

Рисунок 8 - Эпюры деформаций растяжения е, при ступенчатой обтяжке оболочки из сплава ОТ4-1 с АГг=1,025 по пуансону с регулируемым профилем.

На рисунке 10 представлена сферическая деталь, на которой видна координатная сетка размером нанесенная

на плазе с точностью 0,2 мм. Обмеры координатной сетки и толщины производились после каждого перехода обтяжки. Имеется незначительная разнотолщинность в диапазоне 3,6...3,8 мм. Деформирование оболочки происходило без локализации деформации в районе схода под углом

На рисунке 12 приведены графики сужения и утонения соот-

ветствующие последнему переходу обтяжки. Затемненная область показана для правой половины оболочки от центрального сечения до схода с пуансона. Стабильность <р' и <р' в этой зоне указывает на то, что оболочка получена практически одинаковой толщины. Уровень разнотолщинности оболочки укладывается в допуск на толщину листового материала (0Д5..Д2 мм) при утонении заготовки на величину 20...22%.

Эксперименты и опытно-промышленная апробация последовательной схемы обтяжки оболочек различных геометрических форм показали хорошую согласованность с расчетными результатами. Адекватность построенной математической модели подтвердила полномасштаб-ность серий экспериментов в промышленных условиях, согласованность между входными и выходными данными при управлении процессом обтяжки, высокую точность увязки геометрических параметров.

Эксперименты проводились с использованием трех материалов: «твердых» ОТЧ-1, «полутвердых» Д16 и «мягких» АМг6, деформационные возможности которых в процессах обтяжки определяли с учетом анизотропии свойств материала заготовки. Анизотропия свойств может изменять соотношение между деформациями в пользу той, увеличение которой приводит к повышению предельно-допустимого утонения материала заготовки. Последнее в той или иной степени связано с равномерным удлинением материала 6р.

Поэтому нельзя одинаково подходить к определению допустимой степени формообразования алюминиевых и титановых сплавов. При обтяжке заготовку желательно деформировать в направлении проката листа, т.е. в направлении

одного из максимальных показателей анизотропии //21.

Если деформацию утонения ег задать технологическими условиями, связанными с направленным изменением толщины заготовки при обтяжке оболочки с минимальной разнотолщинностью, то достигнутая минимальная разнотолщинность оболочки определяет подбор листа определенной толщины с учетом утонения.

Однако приведенные в диссертации данные показывают на нестабильность механических свойств, особенно, алюминиевых сплавов. В первую очередь это связано с величиной критической деформации приводящей к усиленному росту зерна, как в плакирующем слое, так и в основном металле при термообработке после деформирования.

В результате исследований установлено, что лучшей совокупностью свойств обладают листы из сплава Д16 при размерах зерна 30...50 мкм при деформациях растяжения выше е^, принимающих значения в плакирующем слое 1,5%, в основном металле 5%.

Последовательная схема обтяжки, обеспечивающая направленное изменение толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотолщинностью, практически выравнивает деформацию растяжения по поверхности оболочки. В результате допустимое формообразование и число переходов при обтяжке характеризуется не критической деформацией а предельной деформацией материала заготовки с учетом его анизотропии, которая зависит в первую очередь от режимов прокатки, закалки и последующего старения. Замедлить или приостановить процесс старения алюминиевых листов перед обтяжкой обеспечит хранение закаленных листов при пониженных температурах в специальных холодильных камерах, при температурах 0°С ... 4°С в течении 20...30 часов.

-«е—номера поперечных линии

КО 170 КО 50 40 130 120 ПО Ю 90 во ЯЗ 60 50 ю зо я в

номеро поперечных линии т 60 а <о

9 , !

4 + - - -- 4 >- /4,

ь 1 ■5 ч А V/

ч Ч ч £ ч ✓

Й

-

е3 ✓ / 4

95 / / / >

Ш4 а

- // т /|| г

Рисунок 11 - Эпюры деформаций растяжения е, оболочки сферической формы с АГг=1,25 из сплава АМгб.

номера продольных линии

Рисунок 12 - Графики коэффициентов <р' и <р' для правой половины оболочки (затемненная область) (зона схода и зажима заготовки - светлая область).

Обтяжку оболочек из листовых титановых сплавов можно производить без нагрева заготовок. Однако рекомендуется использовать качественный металл с минимальными колебаниями по толщине, производить тщательное удаление дефектов, выполнять обтяжку при неизменной скорости деформирования и применять металлические обтяжные пуансоны, облицованные антифрикционным покрытием.

На основании экспериментов было отмечено, чтобы обеспечить формообразование оболочек из титановых сплавов со значительными углами 2а„=120о...180° без пружинения, необходимо иметь коэффициент трения р = 0,05.

При определении условий надежной фиксации заготовок в зажимах пресса применены зажимные губки с увеличенной площадью контакта, работающие на принципах трения со специальной фрикционной подкладкой из ленты феррадо.

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА посвящена разработке методов и средств обеспечения направленного изменения толщины заготовки в оболочку с минимальной разнотол-щинностью.

Поверхность оболочки приводим к главным осям и плоскостям симметрии, определяемым гауссовыми параметрическими координатами. Применяя методы геометрической увязки поверхностей, проектируем обтяжной пуансон, взаимоувязанный с основными плоскостями пресса. Последнее позволяет установить пуансон, а, следовательно, и заготовку, относительно зажимов пресса, так, чтобы направление обтяжки совпало с направлением одной из главных кривизн.

В связи с необходимостью решения указанных геометрических задач была разработана параметрическая модель поверхности в формате 3D. Для этого найдены изопараметрические линии сетки минимальной и максимальной кривизн с гауссовыми параметрическими координатами Тогда поверхность записывается в виде полинома шестой степени:

г{и^)-ав +а,и + а2и2 +а3и3 + а4у+а5т + а6и2у + а7м3у + аву2 +

+ а0ю2 + а ,йи\2 +а„и\г +a„v3 +a,,uv3 +а.м2у3 +a,,u3v3

(44)

^ 10 11 12 ^^ 13 14 15

В результате схема расчета всей поверхности будет иметь вид:

• задаются координаты точек [р^гУ^г^) узлов пересечений изопараметрических линий в трехмерном пространстве;

• рассчитываются первые производные в узловых точках i,j. Одновременно рассчитываются длины кривых контуров в направлении

• рассчитываются смешанные производные в точках i,j. Для изопараметрических линий минимальной и максимальной кривизны смешанные производные приравниваем нулю.

Подобные исследования поверхностей проведены в рамках стандарта VDA, который представляет собой текстовый файл обмена геометрической информации. В результате сканирования файла VDA составлена система массивов для определения координат через параметры однозначной поверхности в виде массива коэффициентов A(i;j) уравнения (44):

Для оценки гладкости поверхности применили метод визуализации гауссовой кривизны поверхности путем кодирования гауссовой кривизны в растровом изображении (рисунок 13). Данные изображения наиболее наглядно показывают свойства поверхностей и облегчают поиск направлений главных кривизн (главные оси поверхности и у0), положение точки О и плоскостей симметрии .Р, й необходимых при проектировании обтяжного пуансона.

Рисунок 13 - Растровое изображение гауссовой кривизны центральной части оболочки двояковыпуклой (£„ > О) и выпукло-вогнутой < О) форм.

Метод представления поверхности оболочки в гауссовых параметрических координатах позволил обеспечить условия симметричной обтяжки, а именно:

• сохранить перпендикулярность плоскости, в которой лежит центральная зажимная губка пресса, к касательной в точке схода с продольного формообразующего контура обтяжного пуансона;

• удержать формообразующий контур в вертикальной плоскости симметрии ij;

• задать аналитически формообразующий контур в виде кривой второго порядка, приведенной к стандартному виду (эллипсу, гиперболе, параболе).

Приведенные условия обеспечили на любом этапе ступенчатого нагружения вычисление координат точек схода, угол наклона в точках схода, длину уложенной на пуансон заготовки и траекторию движения точки вблизи зажима относительно формообразующего контура в виде эвольвенты, а так же перемещения штоков рабочих цилиндров обтяжного пресса.

Модель расчета перемещений штоков рабочих цилиндров обтяжного пресса при положениях заготовки в зажимах пресса под углами при ее формооб-

разовании обтяжкой при условии минимальной разнотолщинности формализована на языке Borland Delphi 5.0. Расчетные эпюры деформации для оболочки двояковыпуклой формы с в конце первой ступенчатой обтяжки, после разгиба заготовки, в конце процесса и полученной толщины детали для четверти заготовки приведены на рисунке 14.

Фактически был получен автономный программно-методический комплекс AVIACOVER, в котором имеются следующие подсистемы:

• построения геометрической модели обтяжного пуансона в гауссовых параметрических координатах;

• минимизация целевых функций для определения оптимальных значений начальных параметров и подбора углов и ар последовательной схемы;

• моделирования последовательной схемы формообразования обтяжкой;

моделирования координатных перемещений зажимов по расчетной траектории, а также рабочих органов обтяжного пресса.

Рисунок 15 - Интеграция систем автоматизации проектирования и управления процессом обтяжки.

б)

Рисунок 14 - Расчетные эпюры деформации при симметричной схеме в конце ступенчатой обтяжки (а), после разгиба заготовки (б), в конце процесса (в) и полученной толщины детали (г) для четверти заготовки.

Основным направлением AVIACOVER является интегрирование систем автоматизации проектирования и управления (оперативная память 64 Мбайт, дисковое пространство 50 Мбайт) (рисунок 15).

На уровне управления обтяжным прессом (на уровне контроллера) выполняется запуск, тестирование, выключение, сигнализация о неисправностях, выработка управляющих воздействий для рабочих органов программно управляемого обтяжного пресса. Для этого в составе оборудования используются системы управления на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК), встроенных в обтяжной пресс.

Программное обеспечение системы управления прессом представлено операционными системами, программами SCADA-системы (Supervisory Control and Data Acquisition), драйверами и прикладными программами управления CASE — системы (Computer Aided Software Engineering).

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты опытно-промышленных исследований и внедрения разработок.

Опытно-промышленные исследования были связаны в основном с получением оболочек сложных форм из специальных сплавов на автоматизированных обтяжных прессах типа РО и ОП.

Прессы РО и ОП после модернизации были оборудованы системами контроля за деформациями и управления. Указанные системы после отработки и длительной эксплуатации были признаны пригодными для внедрения на других прессах предприятий авиационной промышленности.

Модернизация и автоматизация пресса РО-630 была связана с решением задач обеспечения стабилизации угла охвата, прекращения растяжения при достижении расчетных деформаций и создания условий синхронной работы левого и правого растяжных цилиндров, имеющих индивидуальный гидропривод и горизонтальное положение в прессе. Комплексное решение приведенных задач осуществляется автоматизированной системой управления пресса РО-630.

Отсутствие портала на прессе ОП-3 не позволяло реализовать новые схемы обтяжки. В связи с этим выполнена модернизация обтяжного пресса ОП-3 путем установки верхнего портала и его автоматизация с установкой датчиков перемещений и углового положения рабочих органов пресса. Дополнительно доработана гидросистема пресса введением управляемых золотников взамен штатных и электросистема пресса введением блока реле и пускателей приводов электродвигателей. Распределительные золотники и датчики связаны через соответствующие преобразователи с входом и выходом системы автоматизации.

Поочередное включение в работу приводов нижнего стола пресса, верхнего портала и других элементов пресса приводит к появлению соответствующей сигнализации на мнемосхеме в виде высвечивания направлений срабатывания золотника и потока жидкости высокого давления по соединительным трубопроводам (рисунок

Техническое обеспечение системы автоматизации представлено персональными ЭВМ и программируемым логическим контроллером ПЛК с внешней памятью и средствами сетевого взаимодействия с автоматизированным рабочим местом. Для реализации информационных и управляющих функций используется SCADA-система (LabVIEW), а в качестве монитора реального времени используется CASE-система (ISaGRAF) в сетевом стандарте MODBUS.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Настоящая диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой решены важные проблемы производства современных летательных аппаратов, а именно: разработаны и внедрены новые технологии и оборудование для изготовления обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Выполненные в работе исследования позволяют сделать следующие выводы: 1. На основании анализа состояния теории и практики формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью установлено: — разработка процессов формообразования обтяжкой оболочек сводится к анализу отдельных формообразующих операций, набор которых позволил бы из

Рисунок 16 - Мнемосхема модернизированного обтяжного пресса ОП-3.

заготовки заданных размеров и толщины получить оболочку двойной кривизны определенной геометрической формы с минимальной разнотол-щинностью;

- одним из основных требований, предъявляемых к этим операциям, является их раздельное осуществление по последовательной схеме в условиях симметричной обтяжки;

- совмещение способов обтяжки при ступенчатом нагружении заготовки на каждой формообразующей операции с определенного угла охвата

при сохранении значения гауссовой кривизны в точке О после предварительной обтяжки и разгиба с получением изометрической поверхности оболочки перед ее последующей обтяжкой позволяет получить средство для управления процессом формообразования обтяжкой.

2. Проведены теоретические исследования процессов формообразования обтяжкой с минимальной разнотолщинностью различной геометрической формы в случае отклонения начальных параметров, характеризуемых исходной толщиной заготовки, показателями анизотропии и коэффициентом трения.

3. Разработана расчетная модель последовательной схемы обтяжки, которая базируется на параметрической оптимизации при заданной структуре с позиции минимизации целевой функции с применением асимптотического метода последовательного приближения расчетной толщины в определенных поперечных сечениях или характерных точках поверхности с заданной.

4. Разработаны процессы формообразования обтяжкой оболочек с минимальной разнотолщинностью, которые кроме того увеличивают степень формоизменения, достигнутой практически за один переход при минимальной вероятности локализации деформации на одном из свободных участков заготовки между пуансоном и зажимом пресса, минимальном пружинении с корректировкой контуров обтяжного пуансона и исключении возможности появления складок на поверхности оболочки.

5. Проведены комплексные экспериментальные исследования процессов формообразования обтяжкой оболочек с минимальной разнотолщинностью по различным технологическим схемам: с полным углом охвата заготовки пуансона, ступенчатая обтяжка, комбинированная обтяжка, обтяжка оболочки с изометрической поверхностью, обтяжка по двум пуансонам и обтяжка заготовки с увеличенным припуском по ширине для подтверждения достоверности теоретических исследований и выявления особенностей движения границ очага деформации при сохранении местоположения наибольших деформаций в центральной части заготовки.

6. Разработан метод параметрического представления поверхности оболочки в главных осях и плоскостях симметрии, обеспечивающий условия симметричной обтяжки и задание формообразующего контура обтяжного пуансона в виде кривой второго порядка. При анализе поверхности на ЭВМ применим метод визуализации гауссовой кривизны, что значительно облегчило конструирование обтяжного пуансона с учетом его положения относительно зажимов обтяжного пресса.

7. Разработаны методики расчета координатных перемещений зажимов пресса по расчетной траектории и метод контроля за деформациями при обтяжке, что позволили перейти к программному управлению обтяжным оборудованием.

8. Автоматизацию проектирования осуществили с помощью САПР, построенной на базе программно-методического комплекса AVIACOVER. AYIACOYER объеди-

нил основные проектные задачи: проектирование обтяжного пуансона, параметрическая оптимизация процессов формообразования обтяжкой, моделирование последовательной схемы обтяжки и координатных перемещений зажимов пресса, автоматизированное программирование работы обтяжного пресса.

9. Разработаны методы и средства обеспечения автоматизированного контроля управления процессами формообразования обтяжкой, что позволило выполнить модернизацию и автоматизацию обтяжных прессов типа РО и ОП и передачу данных управляемого процесса обтяжки с использованием сетевых информационных технологий, что способствует расширению возможностей, используемых на авиационных предприятиях CAD/CAM систем, таких как Unigraphics, Solid Edge, T-Flex и др.

10. Автоматизированная система управления обтяжным оборудованием построена на основе SCADA-системы, обеспечивающая верхний (серверный) уровень, и CASE-система, обеспечивающая нижний уровень управления прессом с помощью контроллера. Используются SCADA и CASE системы, такие как Lab VIEW и ISaGRAF системы реального времени, что обеспечивает загрузку в контроллер приложений в сетевом стандарте MODBUS.

11.Результаты диссертационной работы реализованы в виде методических материалов, программных средств, систем автоматизированного управления обтяжным оборудованием и внедрены на Кумертауском, Ульяновском и Самарском авиационных предприятиях. Экономический эффект от внедрения разработок составляет 2 млн. рублей в ценах 2004 года.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ДИССЕРТАЦИИ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Чистяков В.П., Михеев В.А. Исследование процесса обтяжки вогнутых обши-вок.//Теория и технология обработки металлов давлением: Межвузовский сборник. - Куйбышев, 1977. - с.83-93.

2. Чистяков В.П., Михеев В.А Интенсификация процессов обтяжки деталей обшивок летательных аппаратов двойной кривизны.//Вопросы пластического формоизменения при производстве летательных аппаратов: Межвузовский сборник. -Куйбышев, 1979.-С.90-96.

3. Чистяков В.П., Михеев В.А. Методика анализа процессов обтяжки вогнутых обшивок./ Куйб.авиац.ин-т. - Куйбышев, 1984. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 27.04.84, № 2719.

4. Михеев В.А., Чистяков Е.В. Особенности расчета процесса обтяжки деталей сложной формы./ Куйб.авиац.ин-т. - Куйбышев, 1981. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 18.03.81, №1209.

5. Михеев В.А. Влияние геометрии и коэффициента трения при формообразовании кольцевых обечаек вогнутой формы./ Куйб.авиац.ин-т. - Куйбышев, 1984. - Деп. в ЦНИИ цветмет экономики и информации 17.02.84, № 1053.

6. Михеев В.А. Интенсификация процесса обтяжки деталей вогнутых форм двойной кривизны./ Куйб.авиац.ин-т. - Куйбышев, 1981. - 8 с. - Деп. в ВИНИТИ 18.03.81, № 1909.

7. Михеев В.А., Хасьянов М.И., Деркачев А.И. Программирование процесса формообразования обшивок на прессе./ Куйб.авиац.ин-т. - Куйбышев, 1985. - 8 с. - Деп. в ЦНИИ цветмет экономики и информации 8.04.86, № 1332.

8. А.с. 659238 СССР, МКИ2 В21Д11/20. Способ формообразования деталей двойной кривизны./ В.П. Чистяков, В.А. Михеев, Е.В. Чистяков (СССР). - № 2459522/2527; Заявлено 04.03.77; Опубл. 30.04.79, Бюл. № 16.-2 с: ил.

9. Ас. 927364 СССР, МКИ2 В21Д11/05. Зажимное устройство./ В.П. Чистяков, М.И. Хасьянов, В.А Михеев, И.А. Казаков (СССР). - № 2978705/25-27; Заявлено 10.09.80; Опубл. 15.05.82, Бюл. №18.-2 с: ил.

Ю.Чистяков В.П., Хасьянов М.И., Михеев В.А Автоматизация процессов обтяжки деталей из листов и профилей.//Сб. КуАИ. - Куйбышев, 1985. - 8 с.

П.Чистяков В.П., Михеев В.А. Проектирование автоматизированных технологических процессов изготовления обшивок двойной кривизны.//Тезисы доклада на Всесоюзной конференции. - Челябинск, 1988. - с. 16.

12. Чистяков В.П., Михеев В.А., Хасьянов М.И., Пименов Ю.Н. Автоуправление процессом обтяжки.//Авиационная промышленность, 1989, №7. - с.27.

13. А.с. 1738426 СССР, МКИ2 В21Д11/20. Растяжно-обтяжной пресс/ В.П. Чистяков, В.А Михеев, А.В. Логвинов, Б.Ф. Волков (СССР). - Опубл. 07.06.92, Бюл. № 21.

14.Чистяков В.П., Михеев В.А. Технология формообразования обшивок вогнутой формы.// Сб.тезисов отраслевого семинара «Технология и оборудование для формообразования обшивок одинарной и двойной кривизны НИАТ», г. Москва, 1988.

15. Чистяков В.П., Михеев В.А, Хасьянов М.И. Автоматизация проектирования параметров формообразования и автоматическое управление процессом обтяжки обшивок двойной кривизны.// Сб.тезисов отраслевого семинара «Технология и оборудование для формообразования обшивок одинарной и двойной кривизны НИАТ», г. Москва, 1988. - 4с.

16. Михеев В.А., Малышев Б.С., Гречников Ф.В., Попов И.П. Автоматизированный процесс обтяжки крупногабаритных обшивок на прессах Р0-630 и Р0-1600.// Сборник научных трудов СГАУ «Актуальные проблемы производства». Технология, организация, управление. - г. Самара, 1997. - с. 3 - 7.

17.Михеев В.А., Малышев Б.С. Формообразование обтяжкой оболочек знакопеременной кривизны на модернизированном прессе ОП-ЗМ.// Сборник научных трудов СГАУ «Актуальные проблемы производства». Технология, организация, управление. - г. Самара, 1997. - с. 8 - 10.

18. Михеев В.А., Малышев Б.С. Разработка автоматизированного технологического процесса в комплексе ПК, ПЛК SMART и PROFIBUS для обтяжного оборудования.// Труды 1-й Международной научно-технической конференции «Металлде-форм-99». - г. Самара, 1999. - с. 12 - 13.

19. Михеев ВА, Малышев Б.С, Логвинов А.В., Боровик С.Ю., Смольников С.Д., Хритин А.А. Разработка систем автоуправления для обтяжного оборудования на базе ПК, ПЛК SMART2 и сети PROFIBUS.// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - № 2,1999. - 5с.

20. Михеев В.А., Малышев Б. С, Гречников Ф.В., Попов И.П. Применение коэффициентов анизотропии как показателей качества листовых материалов. // Кузнечно-штамповочное производство. - № 2,2000. - 5с.

21. Михеев В.А., Малышев Б.С, Гречников Ф.В., Попов И.П., Смольников С.Д. Перспективные методы управления процессом изготовления обшивочных деталей двойной кривизны из алюминиевых сплавов.// Труды научно-технической конференции, посвященной 40-летию СМЗ №Новые направления развития производства и потребления алюминия и его сплавов». - г. Самара, 2000. - 2с.

22. Михеев В.А., Малышев Б.С. Растяжно-обтяжной пресс Р0-630 с системой автоуправления.// Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции

«Ресурсосберегающие технологии листовой и объемной штамповки». - г. Ульяновск, 1997.

23. Михеев В.А., Малышев Б.С. Модернизированный обтяжной пресс ОП-3.// Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Проблемы пластичности в технологии». - г. Орел, 1998.

24. Михеев В.А. Изготовление тонкостенных обшивок самолета. // Труды научно-технического семинара «Перспективные технологии и проблемы заготовительно-штамповочного производства». Группа Сибирский алюминий. - «Авиакор». -Самара, 1999.-6 с.

25. Михеев В.А. Разработка автоматизированной системы на базе ПК, ПЛК SMART2 и сети PROFIBUS для обтяжного оборудования. // Труды научно-технического семинара «Перспективные технологии и проблемы заготовительно-штамповочного производства». Группа Сибирский алюминий. - «Авиакор». -Самара, 1999.-7 с.

26. Щуровский Д.В., Михеев В.А. Расчет напряженно-деформированного состояния заготовки при формообразовании обтяжкой равнотолщинной оболочки двояковыпуклой формы.// Тезисы докладов 3-й международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки». Естественные науки. Секция: Механика. - Самара: СамГТУ, 2002.

27. Щуровский Д.В., Михеев В.А. Способ построения поверхности обтяжного пуансона.// Тезисы докладов 3-й международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки». Естественные науки. Секция: Механика. - Самара: СамГТУ, 2002.

28. Щуровский Д.В., Михеев В.А. Способ получения равнотолщинной оболочки двояковыпуклой формы.// Тезисы докладов 3-й международной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные проблемы современной науки». Естественные науки. Секция: Механика. - Самара: СамГТУ, 2002.

29. Комаров В.А., Калентьев А.А., Михеев В.А. и др. Непрерывная подготовка по CALS-технологиям.// Тезисы докладов научно-методической конференции «Актуальные проблемы развития университетского технического образования в России». - Самара: СГАУ, 2002.

30. F.V. Grechnikov, I.P. Popov, V.A. Mikheyev. The automated control system -nessesary condition of high quality covering manufacturing by ways of close-fitting. // Тезисы доклада 70Г0 Российско-китайского симпозиума «Новые материалы и тех-нологии».-2003.

31. Михеев В.А., Чемпинский Л.А., Смольников С.Д., Зубков И.В., Шляпугин А.Г., Щуровский Д.В. Серверное управление технологическим оборудованием на основе SCADA-системы. // Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». - Самар.гос.аэрокос.ун-т. -Самара, 2003.-с.94.

32. Михеев В.А. Направленное изменение толщины заготовки при формообразовании обтяжкой обводообразующих оболочек двойной кривизны. // Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития двигателе-строения». - Самар.гос.аэрокос.ун-т. - Самара, 2003. - с.91.

33. Михеев В.А., Щуровский Д.В. Современные принципы автоматизации технологического оборудования на основе серверного управления SCADA-системой. // Обработка металлов. - Новосибирск, 2003, № 2 (19). - 3 с.

32 МЗО« 1

34. Михеев ВА, Щуровский Д.В. Метод получения обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью способами обтяжки. // Обработка металлов давлением. - Новосибирск, 2003, № 3 (20). - с.24-26.

35. Михеев В.А., Чемпинский Л.А., Смольников С.Д., Зубков И.В., Шляпугин А.Г., Щуровский Д.В. Серверное управление технологическим оборудованием на основе 8САОА-системы. // Труды международная научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». - Самар.гос.аэрокос.ун-т. - Самара, 2003. - 7 с.

36. Михеев В.А. Направленное изменение толщины заготовки при формообразовании обтяжкой обводообразующих оболочек двойной кривизны. // Труды международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». - Самар.гос.аэрокос.ун-т. - Самара, 2003. - 192-198 с.

37. Михеев ВА, Малышев Б.С., Шляпугин А.Г. Последовательная схема обтяжки при формообразовании оболочек двойной кривизны.// Материалы второй международной научно технической конференции «Металлдеформ 2004» - г. Самара, 2004.-c.35.

38. Гречников Ф.В., Михеев В.А., Щуровский Д.В. Выбор деформации растяжения при формообразовании обтяжкой с учетом технологической наследственности.// Материалы второй международной научно технической конференции «Метал-лдеформ 2004» - г. Самара, 2004. - с.10.

39. Михеев В.А., Малышев Б.С. Теоретические основы проектирования оболочек летательных аппаратов.// Материалы второй международной научно технической конференции «Металлдеформ 2004» - г. Самара, 2004.

40. Шляпугин А.Г., Щуровский Д.В., Михеев В.А. Новая схема формообразования обтяжкой. // Материалы второй международной научно технической конференции «Металлдеформ 2004» - г. Самара, 2004. - с.43.

41. Гречников Ф.В., Михеев В А, Щуровский Д.В. Оптимальные деформации при формообразовании оболочек двойной кривизны обтяжкой. // Заготовительные производства в машиностроении. Научно-технический и производственный журнал. - ОАО Издательство «Машиностроение». - Москва, 2004. - №7. - с. 23-27.

42. Михеев В.А., Козий СИ., Иголкин А.Ю., Тлустенко С.Ф. Автоматические линии и комплексы кузнечно-штамповочного производства: Учебное посо-бие.//Самарский государственный аэрокосмический университет; Самара, 2004. 168с.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 Анализ состояния теории и практики формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек.

1.1 Характеристика геометрических форм и толщины обводообразующих оболочек.

1.2 Анализ существующих процессов обтяжки, обтяжного оборудования и систем автоматизации.

1.3 Существующие методики теоретического анализа процессов обтяжки оболочек с учетом деформации по толщине.

1.4 Теоретические методы определения толщины заготовки в процессах формообразования оболочек.

1.5 Геометрическое обеспечение симметричной обтяжки.

1.6 Выводы к главе и основные задачи исследования.

2 Разработка методики теоретического исследования процессов формообразования обтяжкой оболочек с минимальной разнотол-щинностью при направленном изменении толщин заготовки.

2.1 Схема расчета и основные допущения.

2.2 Построение модели определения толщины.

2.2.1 Форма очага деформации в процессах обтяжки.

2.2.2 Определяющие уравнения для симметричной обтяжки безмоментной оболочки.

2.2.3 Поперечная схема решения.

2.2.4 Продольная схема решения.

2.2.5 Определение толщины оболочки.

2.2.6 Связь деформаций с перемещением пуансона или движением зажимов пресса.

2.3 Направленное изменение толщины заготовки.

2.3.1 Использование параметра исходной толщины.

2.3.2 Использование двух параметров.

2.3.2.1 Параметры исходной толщины и трения.

2.3.3 Использование трех параметров.

2.3.4 Использование четырех параметров.

2.4 Пружинение оболочки после обтяжки.

2.5 Складкообразование на поверхности оболочки.

2.6 Выводы по главе.

3 Разработка способов формообразования обтяжкой оболочек различных геометрических форм.

3.1 Обтяжка оболочек незначительной двойной кривизны на прессах типа РО.

3.2 Обтяжка оболочек двояковыпуклой формы на прессах типа ОП.

3.2.1 Обтяжка с полным углом охвата.

3.2.2 Ступенчатая обтяжка.

3.2.3 Комбинированная обтяжка.

3.2.4 Обтяжка ио двум пуансонам.

3.2.5 Обтяжка заготовки с увеличенным припуском по ширине.

3.3 Обтяжка оболочек выпукло-вогнутой формы на прессах типа ОП.

3.4 Допустимое формоизменение при обтяжке.

3.5 Разработка приемов для снижения внешнего трения при обтяжке и надежности фиксации заготовок в зажимах.

3.6 Выводы по главе.

4 Разработка методов и средств обеспечения направленного изменения толщины заготовки с использованием процесса обтяжки на автоматизированном обтяжном прессе.

4.1 Метод параметрического представления поверхности оболочки в главных осях и плоскостях симметрии.

4.2 Методика совмещения способов формообразования обтяжкой.

4.3 Методика расчета координатных перемещений рабочих органов пресса.

4.4 Автоматизация проектирования процессов формообразования обтяжкой.

4.5 Автоматизированная система управления обтяжным оборудованием.

4.6 Программные и технические средства обеспечения.

4.7 Выводы по главе.

5 Результаты опытно-промышленных исследований и внедрение разработок.

5.1 Разработка и внедрение нового процесса получения крупногабаритных оболочек сложных форм и средств для её реализации.

5.2 Разработка и внедрение новых процессов и оснастки при производстве оболочек из высокопрочных спецсплавов.

5.3 Разработка и внедрение систем автоматизации на обтяжных прессах типа РО.

5.4 Разработка и внедрение систем автоматизации на обтяжных прессах типа ОП.

5.5 Разработка нового универсального обтяжного пресса и управляющей системы.

Актуальность проблемы. Производство современного летательного аппарата (ЛА) требует разработки новых технических и технологических решений, обеспечивающих постоянно растущие требования к технико-эксплуатационным показателям изделий.

Прежде всего, высокие скорости полета современных самолетов предъявляют жесткие требования к форме и точности выполнения аэродинамических обводов планера. В связи с этим усложнились пространственные формы обводообразующих оболочек и соприкасающихся с ними деталей каркаса, повысились требования к их точности, что значительно увеличило трудоемкость их изготовления.

Кроме того оболочки аэродинамического обвода современных ЛА выполняют несущие функции деталей обшивок, обеспечивающие прочность и неразрушаемость конструкции изделия. В свою очередь тенденции увеличения габаритов и снижения массы ЛА требуют применения крупногабаритных листовых элементов обшивок малой жесткости, что существенно усложняет решение вопросов точности, связанных с геометрической увязкой элементов конструкции.

В совокупности выполнение этих требований зависит в первую очередь от решения проблемы получения обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью. Существующие способы обтяжки не способны обеспечить получение обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Это связано с несовершенством метода геометрической увязки сопрягаемых поверхностей обводообразующих оболочек по внутреннему контуру, отсутствием метода расчета технологических параметров с учетом особенности геометрической формы оболочки и механических свойств анизотропной листовой заготовки, несовершенством связей в информационных средствах обеспечения автоматизированного технологического процесса обтяжки, отсутствием соответствующего обтяжного оборудования с программным управлением.

Вследствие специфических особенностей процессов формообразования обтяжкой листовых заготовок особую трудность при математическом моделировании представляют задачи определения напряженно-деформированного состояния, учитывающие конструктивно-технологические особенности деталей. Решение этих задач требует разработки новой математической модели процессов формообразования обтяжкой, обеспечивающих направленное изменение толщины заготовки для получения оболочки с минимальной разнотолщинностью.

В связи с этим представленные в диссертации разработки математических, технических, программных и информационных средств обеспечения процесса формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек ДА с минимальной разнотолщинностью являются весьма актуальными.

Целью диссертационной работы. Разработка и внедрение новых процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью, обеспечивающих повышение качества и сокращение сроков освоения новых изделий, уменьшение затрат на технологическое оснащение авиационного производства.

Методы исследований. Основой работы является методика расчета формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки для получения оболочки с минимальной разнотолщинностью. Теоретические исследования базировались на основных положениях теории пластического деформирования листовых анизотропных материалов и безмоментной теории тонких оболочек с использованием асимптотических методов последовательного приближения.

При геометрическом моделировании применялись основы математического описания параметрических поверхностей, используемых в машиной графике и автоматизированном проектировании.

Экспериментальные исследования осуществлялись с применением методов обработки результатов физического эксперимента.

При построении функциональных схем на уровне автоматизации управления технологическим оборудованием использовались методики IDEF (ICAM Definition).

Достоверность и обоснованность полученных результатов подтверждается корректностью применения математического аппарата и допущений, используемых при построении модели, хорошей сходимостью результатов теоретического и экспериментального исследований, а также успешной реализацией в промышленности разработанных математических и программных средств в виде программно-методического комплекса автоматизации процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета процессов формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки для получения оболочки с минимальной разнотолщинностью.

2. Методика совмещения способов обтяжки по последовательной схеме для получения оболочек с минимальной разнотолщинностью.

3. Методика геометрического моделирования поверхностей оболочек сложных форм, приведенных к главным осям и плоскостям симметрии, определяемым гауссовыми параметрическими координатами.

4. Методика расчета пружинения оболочки с минимальной разнотолщинностью.

5. Методика расчета процессов устойчивого формообразования обтяжкой оболочек выпукло-вогнутой формы без складкообразования.

6. Метод расчета координатных перемещений рабочих органов обтяжного пресса.

7. Метод контроля за деформациями листовой заготовки при обтяжке на автоматизированном обтяжном прессе.

8. Программно-методический комплекс автоматизации процессов формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Создана расчетная модель процессов формообразования обтяжкой при направленном изменении толщины заготовки для получения оболочки с минимальной разнотолщинностью, связанная с анализом напряженно деформированного состояния в условиях симметричной обтяжки отдельных формообразующих операций последовательной схемы, что позволяет кроме того увеличить степень формоизменения при обтяжке оболочки определенной геометрической формы.

2. Предложен метод проектирования технологического процесса получения оболочки с минимальной разнотолщинностью основанный на совмещении способов обтяжки, в которых формоизменение заготовки сопровождается встречным движением границ очага деформации без ее локализации на свободном участке на различных этапах формообразования.

3. Предложена методика расчета пружинения оболочки с минимальной раз-нотолщинностью, разгрузка которой характеризуется переходом безмо-ментного напряженного состояния в моментное.

4. Определены условия устойчивого формообразования оболочки выпукло-вогнутой формы без складкообразования с учетом действительных линий искажения безмоментного напряженного состояния.

5. Установлены зависимости между входными и выходными данными управляемого процесса обтяжки, включающего последовательную схему обтяжки, математическую модель формообразования и метод геометрической увязки сопрягаемых поверхностей оболочки и формообразующей оснастки на основе нового параметрического представления.

6. Предложен и конструктивно проработан программно-методический комплекс автоматизации процессов обтяжки, имеющий унифицированный формат представления данных VDA в межкомпьютерных обменах.

Практическое значение работы заключается:

• в разработке и внедрении процессов формообразования обтяжкой обво-дообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью;

• в повышении качества и уменьшении сроков технологической подготовки заготовительно-штамповочного производства за счет разработки и внедрения новых методов расчета и автоматизации проектирования формообразующей оснастки на основе нового параметрического представления поверхностей;

• в повышении технико-экономической эффективности автоматизированного проектирования и изготовления штамповой оснастки за счет использования в качестве исходных данных электронных моделей оболочек, что позволяет внедрить новые методы геометрической увязки и сократить количество жестких шаблонов;

• в снижении материальных и трудовых затрат в процессе производства деталей обшивок JIA за счет программного управления обтяжным оборудованием;

• в расширении возможностей используемых на предприятиях авиационной промышленности CAD/CAM систем, таких как, Urographies и Solid Edge, путем включения в них разработанных программно-методических комплексов.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы в виде методических материалов, автоматизированного рабочего места, программно-методического комплекса, модернизированных и автоматизированных обтяжных прессов и внедрены на Кумер-тауском, Ульяновском и Самарском авиационных предприятиях.

Экономический эффект от внедрения разработок составляет 2 млн.рублей в ценах 2004 года.

Результаты исследований используются в учебном процессе кафедры обработки металлов давлением Самарского государственного аэрокосмического университета при чтении лекций по дисциплине «Автоматизация, робототехника и гибкие производственные системы заготовительно-штамповочного производства», а также в курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 10 международных, всесоюзных, республиканских семинарах и конференциях.

Кроме того, материалы диссертации представлены в 12 технических отчетах по хоздоговорной и госбюджетным темам.

Работа проводилась в рамках целевой программы: «Авиационная технология» в период 1980. 1991 г.г., государственной программы РФ «Развитие гражданской авиации на период 2001.2015 г.г.» и федеральной целевой программы «Интеграция науки и высшего образования» на период 2002.2006 г.г.

Публикации. Основное содержание работы изложено в 44 научных и научно-технических работах, опубликованных в период 1977.2004 гг.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Работа выполнена на 338 страницах машинописного текста, содержит 151 рисунка и 16 таблиц. Список использованных источников содержит 160 наименований.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

Настоящая диссертация является законченной научно-исследовательской работой по решению важной проблемы в производстве современных летательных аппаратов, связанной со снижением трудоемкости изготовления, сокращением сроков подготовки производства и улучшением технико-эксплуатационных характеристик изделия.

Выполненные в работе исследования и их результаты позволяют сделать следующие выводы:

1. На основании анализа состояния теории и практики формообразования обтяжкой обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинно-стью установлено:

- разработка процессов формообразования обтяжкой оболочек сводится к анализу отдельных формообразующих операций, набор которых позволил бы из заготовки заданных размеров и толщины получить оболочку двойной кривизны определенной геометрической формы с минимальной разнотолщинностью;

- одним из основных требований, предъявляемых к этим операциям, является их раздельное осуществление по последовательной схеме в условиях симметричной обтяжки;

- совмещение способов обтяжки при ступенчатом нагружении заготовки на каждой формообразующей операции с определенного угла охвата яг, или ар при сохранении значения гауссовой кривизны в точке О после предварительной обтяжки и разгиба с получением изометрической поверхности оболочки перед ее последующей обтяжкой позволяет получить средство для управления процессом формообразования обтяжкой.

2. Проведены теоретические исследования процессов формообразования обтяжкой с минимальной разнотолщинностью различной геометрической формы в случае отклонения начальных параметров, характеризуемых исходной толщиной заготовки, показателями анизотропии и коэффициентом трения.

3. Разработана расчетная модель последовательной схемы обтяжки, которая базируется на параметрической оптимизации при заданной структуре с позиции минимизации целевой функции с применением асимптотического метода последовательного приближения расчетной толщины в определенных поперечных сечениях или характерных точках поверхности с заданной.

4. Разработаны процессы формообразования обтяжкой оболочек с минимальной разнотолщинностью, которые кроме того увеличивают степень формоизменения, достигнутой практически за один переход при минимальной вероятности локализации деформации на одном из свободных участков заготовки между пуансоном и зажимом пресса, минимальном пружинении с корректировкой контуров обтяжного пуансона и исключении возможности появления складок на поверхности оболочки.

5. Проведены комплексные экспериментальные исследования процессов формообразования обтяжкой оболочек с минимальной разнотолщинностью по различным технологическим схемам: с полным углом охвата заготовки пуансона, ступенчатая обтяжка, комбинированная обтяжка, обтяжка оболочки с изометрической поверхностью, обтяжка по двум пуансонам и обтяжка заготовки с увеличенным припуском по ширине для подтверждения достоверности теоретических исследований и выявления особенностей движения границ очага деформации при сохранении местоположения наибольших деформаций в центральной части заготовки.

6. Разработан метод параметрического представления поверхности оболочки в главных осях и плоскостях симметрии, обеспечивающий условия симметричной обтяжки и задание формообразующего контура обтяжного пуансона в виде кривой второго порядка. При анализе поверхности на ЭВМ применим метод визуализации гауссовой кривизны, что значительно облегчило конструирование обтяжного пуансона с учетом его положения относительно зажимов обтяжного пресса.

7. Разработаны методики расчета координатных перемещений зажимов пресса по расчетной траектории и метод контроля за деформациями при обтяжке, что позволили перейти к программному управлению обтяжным оборудованием.

8. Автоматизацию проектирования осуществили с помощью САПР, построенной на базе программно-методического комплекса АУ1АСОУЕЯ. АУ1АСОУЕЯ объединил основные проектные задачи: проектирование обтяжного пуансона, параметрическая оптимизация процессов формообразования обтяжкой, моделирование последовательной схемы обтяжки и координатных перемещений зажимов пресса, автоматизированное программирование работы обтяжного пресса.

9. Разработаны методы и средства обеспечения автоматизированного контроля управления процессами формообразования обтяжкой, что позволило выполнить модернизацию и автоматизацию обтяжных прессов типа РО и ОП и передачу данных управляемого процесса обтяжки с использованием сетевых информационных технологий, что способствует расширению возможностей, используемых на авиационных предприятиях CAD/CAM систем, таких как Unigraphics, Solid Edge, T-Flex и др.

10.Автоматизированная система управления обтяжным оборудованием построена на основе SCADA-системы, обеспечивающая верхний (серверный) уровень, и CASE-система, обеспечивающая нижний уровень управления прессом с помощью контроллера. Используются SCADA и CASE системы, такие как Lab VIEW и ISaGRAF системы реального времени, что обеспечивает загрузку в контроллер приложений в сетевом стандарте MODBUS.

11 .Результаты диссертационной работы внедрены в виде программных средств, систем автоматизированного управления обтяжным оборудованием на Кумертауском, Ульяновском и Самарском авиационных предприятиях. Экономический эффект от внедрения разработок составляет 2 млн. рублей в ценах 2004 года.

1. Современные технологии авиастроения. Под общей редакцией д-ра техн.наук, профессора, заслуженного деятеля науки А.Г. Братухина и д-ра техн.наук Ю.Л. Иванова. М.: Машиностроение, 1999. - с.49-63.

2. Гольденвейзер А.Л. Теория упругих тонких оболочек. М.: Наука, 1976. -512 с.

3. Филин А.П. Элементы теории оболочек. Л.: Стройиздат, 1975. - 256 с.

4. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1970. - с.202-257.

5. А. Фокс, М. Пратт. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве. М.: Мир, 1982. - 304 с.

6. Шпур Г., Ф.-Л. Краузе. Автоматизированное проектирование в машиностроении/Пер. с нем. Г.Д. Волковой и др. М.: Машиностроение, 1988.-648 с.

7. Математика и САПР. Под редакцией Н.Г. Волкова. Перевод с франц. С.Д. Читря. М.: Мир, 1988. - 2 книги. - с.100-210.

8. Завьялов Ю.С., Леус В.А., Скороспелов В.А. Сплайны в инженерной геометрии. -М.: Машиностроение, 1985. -224 с.

9. Тарасов Ю.Л., Миноранский Э.И., Дуплякин В.М. Надежность элементов конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1992. -224 с.

10. Горбунов М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолетов. -М.: Машиностроение, 1981. с.142-152.

11. П.Громова А.Н., Козлов И.В. Новые технологические процессы изготовления деталей в заготовительно-штамповочных цехах. // Бюллетень авиационной промышленности. М.: Оборонгиз, 1955, №12, -Зс.

12. Громова А.Н., Сизова К.Г., Оборудование и оснастка для изготовления деталей методом обтяжки. НИАТ. М.: 1957. - 102 с.

13. Белянин П.Н. Производство широкофюзеляжных самолетов. М.: Машиностроение, 1979. - с. 198-215.

14. Технология и оборудование для формообразования обшивок одинарной и двойной кривизны.// Реферативная подборка по материалам зарубежной печати. НИАТ. М., 1988. - 28 с.

15. American Machinist. 1985, vol.129,№10, р.91-94.

16. Metal Stamping. 1988, vol.22, №2, p.3-13.

17. Design News. 1983. vol.29, №21, p.16.

18. Sheet Metal Industries. 1984. vol.61, №2, p.74-75.

19. Технология формообразования обшивок методом поперечной обтяжки на прессах ЧПУ.//ПИ 1.4.1454-85.НИАТ-М., 1986,- 143с.

20. Технология формообразования обшивок методом продольной обтяжки на растяжно-обтяжных прессах типа РО.// ПИ 1.4.1854-88.НИАТ М., 1989.- 103с.

21. Моисеев В.Г. Обтяжная машина с дифференциальным растяжением.// Авиационная промышленность. 1989. - №9. - с. 10-12.

22. Одинг С.С. Управление процессом формообразования обшивок двойной кривизны на обтяжном оборудовании с программным управлением I и И.// Изв. вузов. Авиационная техника. 1987. - №3 с.47-51, №4 с.39-43.

23. Кочетков A.B., Бржозовский Б.М., Челпанов И.В. Способы формирования управляющих программ при изготовлении сложнопрофильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением // Кузнечно-штамповочное оборудование. 1988. №5. с. 18-21.

24. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 с.

25. Управление технологическими системами./ И.В. Абрамов, В.Н. Брюханов, А.Г. Схиртиадзе и др. Ижевск: Иж.ГТУ, 1995. 305с.

26. Теория автоматического управления./ Под редакцией Ю.М. Соломенцева.- М.: Высшая школа, 1999. 268 с.

27. Чистяков В.П. Автоматизация процессов обтяжки // КуАИ. Конспект лекций. Куйбышев, 1981. - 42с.

28. A.C. № 940411 Способ контроля деформаций удлинения / В.П. Чистяков, М.И. Хасьянов, Ю.Н. Пименов и др. д.с.п.

29. A.C. № 878391 Устройство для контроля удлинения на обтяжных прессах / В.П. Чистяков, М.И. Хасьянов, Ю.Ф. Госпиталь и др. Опубл. в Б.И., 1981,№41.

30. А.С.№ 47250 (СССР). Устройство для контроля деформаций растяжения профильных деталей / В.П. Чистяков, В.М. Морогов, С.С. Константинов, Ф.В. Киров, В.В. Гонченко Опубл. в Б.И., 1975, №20.

31. A.C. № 538764 (СССР). Растяжно-обтяжной пресс / В.П. Чистяков, М.И. Хасьянов, Н.Е. Корочкин Опубл. в Б.И., 1976, №46.

32. Громова А.Н., Завьялова В.И., Коробов В.К. Изготовление деталей из листов и профилей при серийном производстве. М.: Оборонгиз, 1960. -340 с.

33. Громова А.Н. Исследование процесса формообразования обтяжкой листовых оболочек.// Труды НИАТ. М., 1962. - Вып. 145. - с. 141.

34. Громова А.Н. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. -М.: Оборонгиз, 1947. 380 с.

35. Громова А.Н., Солдатов М.В., Струнина H.A. Новый комбинированный пресс для изготовления обшивок. Авиационная промышленность, 1957, №6, с.20-25.

36. Абрамов A.M. Исследование процесса формообразования оболочек с замкнутым контуром растяжением.// Труды НИАТ. М., 1960. - Вып. 135. - с.15-17.

37. Абрамов A.M. Исследование процесса формообразования оболочек замкнутых контуров растяжением.// Новое в технологии штамповки. М., 1966. -Вып.65., с. 60-86.

38. A.C. 893320 СССР, МКи2 В 21 Д 11/20. Способ построения поверхности обтяжного пуансона./ В.И. Максименков и А.И. Жиляев (СССР). № 2823794/25-27; - Заявлено 05.10.79; Опубл. 30.12.81. Бюл. № 48. - 4 с.

39. A.C. 1261168 РФ, МКи2 В 21 Д 11/20. Обтяжной пуансон / В.И. Максименков, А.И. Жиляев (РФ). № 3798076/27; - Заявлено 11.09.94; Опубл. 20.09.96, Бюл. № 26. - 4 с.

40. A.C. 2002537 РФ., МКи2 В 21 Д 11/20. Способ формообразования листовых деталей двойной кривизны и устройства для его осуществления./ В.И. Максименков (РФ). № 5026875/27; - Заявлено 11.02.92; Опубл. 15.11.93, Бюл. № 41-42. - 5 с.

41. A.C. 1680409 СССР, МКи2 В 21 Д 11/20. Способ формообразования деталей двойной кривизны./ Ю. А. Афиногенов, А. М. Каврижных и В. М. Жигалкин (СССР). № 4711848/27; - Заявлено 29.06.89.; Опубл. 30.09.91, Бюл. № 36. - 6 с.

42. Патент 2057607 RU, МКи2 В 21 Д 11/20. Способ обтяжки листовых заготовок./ Попов О.В., Танненберга Д.Ю., Власенков С.В. и др. № 92005888/08; Заявлено 12.11.92.; Опубл. 10.04.96, Бюл. №10 - 10 с.

43. Вепрев A.A., Завьялова В.И. Выбор схемы нагружения и скорости ведения процесса поперечной обтяжки.// Авиационная промышленность. 1984. - №12 - с.10-11.

44. Курьянов Ю.П. Разработка и исследование процесса формообразования крупногабаритных осесимметричных оболочек двойной кривизны импульсным магнитным полем. Дис. . канд.техн.наук: 05.07.04. -Защищена 11.12.78. -М., 1978. 150 с.

45. Арышенский Ю.М., Гречников Ф.В. Теория и расчеты пластического формоизменения анизотропных материалов. М.: Металлургия, 1990. -304 с.

46. Моисеев H.H. Асимптотические методы нелинейной механики. М.: Наука, 1969.-380 с.

47. Найфе А.Х. Метод возмущений. М.: Мир, 1976. - 455 с.

48. Матвеев А.Д. Исследование местного прекращения деформации и изменение формы листовой заготовки при ее растяжении. Дис. . докт.техн.наук: 05.03.05. Защищена 10.11.71 г. -М.: 1971. -320 с.

49. Одинг С.С. Оптимизация формообразования оболочек двойной кривизны на обтяжном прессе с ЧПУ.// Кузнечно-штамповочное производство, 1985, № 11. с.31-33.

50. Одинг С.С., Шавров И.А. Предельные технологические параметры процесса обтяжки с растяжением.// Вопросы судостроения. Серия: Судоверфь. Технология и организация производства. 1985, № 5. - с. 1927.

51. Одинг С.С. Определение предельных параметров обтяжки листового материала.// Пластическое формообразование деталей авиационной техники: Межвузовский сборник. Казань: КАИ, 1986. - с.41-44.

52. Дель Г.Д., Одинг С.С., Осипов В.П., Бронштейн JI.C. Расчет операций формообразования оболочек на ЭВМ.// Научно-технический сборник. Серия: Авиационная технология. М., 1986. - вып.1. - с.38-44.

53. Баранцев С.М., Одинг С.С. Исследование механики формообразования обшивок двойной кривизны методом обтяжки.// Авиационная промышленность. № 4, 1988. - с.3-7.

54. Одинг С.С. Технологические возможности формообразования деталей на гибочно-растяжном оборудовании с программным управлением. Дис. . докт.техн.наук: 05.03.05. Защищена 04.04.89. - Тула, 1989. - 358 с.

55. Одинг С.С., Максименков В.И. Определение коэффициента трения при формообразовании осесимметричной оболочки.// Изв. вузов: Машиностроение. 1984. - №8. - с.23-27.

56. Матвеев А.Д. Технологические параметры операции обтяжки с растяжением при штамповке автокузовных деталей.// Обработка металлов давлением в автомобилестроении: Межвузовский сборник. М.: МАМИ, 1978. -Вып. №1.- с. 31-39.

57. Ковка и штамповка. Справочник. Под редакцией А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение, 1987. - Том № 4. - с.174-190.

58. Лысов М.И., Комарова Л.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния при обтяжке листовых деталей с дифференциальным растяжением.//Изв.вузов: Авиационная техника. 1987, №2. - с55-60.

59. A.C. 1606230 СССР, МКи2 В 21 Д 11/20. Способ изготовления деталей двойной кривизны./ Л.Г. Комарова, М.И. Лысов и В.Н. Мацнев (СССР). -№ 4468009/31-27; Заявлено 29.07.88; Опубл. 15.11.90, Бюл. № 42. - 6 с.

60. A.C. 1690901 СССР, МКи2 В 21 Д 11/20. Способ изготовления деталей двойной кривизны и обтяжной пресс для его осуществления./ Л.Г. Комарова, М.И. Лысов и В.Н. Мацнев (СССР). № 4722256/27; - Заявлено 24.07.89; Опубл. 15.11.91, Бюл. № 42.-7 с.

61. Комарова Л.Г. Интенсификация процесса обтяжки листовых обшивочных деталей летательных аппаратов дифференцированным нагружением. Дис. . канд.техн.наук: 05.07.04. Защищена 24.12.90. - Казань. - 145 с.

62. Чистяков В.П., Юшков A.B. Особенности формообразования обтяжкой деталей сложных форм из трудно-деформируемых сплавов. В сб.: Стали и сплавы цветных металлов. - Куйбышев, 1974. - с.34-39.

63. Чистяков В.П., Юшков A.B. Особенности расчета процесса обтяжки деталей сложных форм из трудно-деформируемы сплавов. В сб.: Стали и сплавы цветных металлов. Куйбышев, 1974, - с.26-35.

64. Чистяков В.П. Исследование процессов обтяжки деталей из титана и элементов крупногабаритных емкостей летательных аппаратов. Дис. . канд.техн.наук. -М., 1968. 199 с.

65. Чистяков В.П. Анализ процесса обтяжки вогнутых обшивок двойной кривизны. В сб.: Теория и технология ОМД. - Куйбышев, 1975. - с.60-65.

66. Чистяков В.П., Михеев В.А. Исследование процесса обтяжки вогнутых обшивок двойной кривизны. В сб.: Теория и технология ОМД. -Куйбышев, 1977. - с.83-93.

67. Чистяков В.П., Михеев В.А. Интенсификация процессов обтяжки деталей обшивок летательных аппаратов двойной кривизны. В сб.: Вопросы пластического формоизменения при производстве летательных аппаратов : Межвузовский сборник. - Куйбышев, 1979. - с. 90-96.

68. Чистяков В.П. Теоретические основы процесса обтяжки. Известия вузов. Машиностроение, 1981, № 4. - с. 127-132.

69. Ильюшин A.A. О связи между напряжениями и малыми деформациями в механике сплошных сред.// Прикладная математика и механика. 1954. Т.18. - № 6. - с.641-666.

70. Ильюшин A.A. Пластичность. Основы общей математической теории. -М.: Изд-во АН СССР, 1963. 247 с.

71. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Наука, 1968. -с.34-90.

72. Основы теории обработки металлов давлением./ С.И. Губкин, Б.П. Звороно, В.Ф. Катков, Е.А. Попов и др. Под ред. М.В. Сторожева. -М.: Машгиз, 1959. с.369-529.

73. Тимошенко С.П., Войновский-Кригер С. Пластинки и оболочки. М.: Физматгиз, 1963.

74. Шофман JI.A. Тоерия и расчеты процессов холодной штамповки. М.: Машиностроение, 1964. -375 с.

75. Малинин H.H. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. - 399 с.

76. Норицин И.А. Основы теории многооперационной вытяжки листового металла. М.: Труды МВНИ, 1955, вып.2. - с.62-66.

77. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машгиз, 1962. -365 с.

78. Мошнин E.H. Технология штамповки крупногабаритных деталей. М.: Машиностроение, 1973. - 238 с.

79. Томсен Э., Янг Ч., Кабаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке давлением. М.: Машиностроение, 1969. - 504 с.

80. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975. - 122 с.

81. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1980. -535 с.

82. Канторович JI.B., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М.: Физматгиз, 1962. - 526 с.

83. Стренг Г., Фикс Дж. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977. -349 с.

84. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике М.: Мир, 1975 - 541 с.

85. Самарский A.A. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971. -550 с.

86. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Изд-во Высшая школа, 1970. с. 153-178.

87. Горлач Б.А. Математическое моделирование процессов формообразования неупругих тел. М.: Изд-во МАИ, 1999. - 216 с.

88. Львов Г.И., Рачевский Е.В. Обратная задача упругопластического деформирования пологой оболочки.// Динамика и прочность машин: Сб. науч. трудов. Харьков, 1982. - № 35. - с.38-42.

89. Бурлаков В.М., Львов Г.И. Об одном классе обратных задач упругопластического формоизменения оболочек.// Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1980. - № 5. - с. 116-123.

90. Попов И.П. Разработка процессов листовой штамповки и методов их проектирования для деталей с заданными размерами по толщине. Дис. . докт.техн.наук: 05.03.05. Защищена 24.06.94 г. - Москва, 1994. - 290 с.

91. Попов И.П. Анализ процессов листовой штамповки авиационных деталей с учетом изменения толщины заготовки. Рукопись деп. в ВИНИТИ, № 1735-В-92.- 115 с.

92. Попов И.П., Гречников Ф.В., Оводенко М.Б., Осиновская И.В. Установление показателей качества листовых материалов для вытяжки с помощью коэффициентов анизотропии.// Технология легких сплавов. -1996. -№3.-с.46-49.

93. Барвинок В.А., Пытьев П.Я., Корнев Е.П. Основы технологии производства летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1995. -с.279-338.

94. Роджерс Д., Адаме Дж. Математические основы машинной графики. Пер. с англ. -М.: Мир, 2001.-604 с.

95. Марьин Б.Н., Меркулов В.И., Феоктистов С.И. и др. Технологическое обеспечение аэродинамических обводов современного самолета. М.: Машиностроение, 2001. - 423 с.

96. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов. М.: Машиностроение, 1998.-448 с.

97. Шевелев Л.П. Основы теории устойчивости оболочек за пределом текучести. — JI.: Изд-во Ленинградского университета, 1982. 168 с.

98. Огибалов П.М. Вопросы динамики и устойчивости оболочек. М.: Изд-во Московского университета, 1963. - с.194-375.

99. Вольмир A.C. Устойчивость деформируемых систем. М.: Наука, 1967.-984 с.

100. Тимошенко С.П. Устойчивость стержней, пластин и оболочек. М.: Наука, 1971.-208 с.

101. Ильюшин A.A. Пластичность. Основы общей математической теории. Изд-во АН СССР, 1963. - 247 с.

102. Пермяков А.К., Королев П.М. Измерение деформаций по слепкам с координатной сетки. Заводская лаборатория, 1976. - №3. - с.345-346.

103. Михеев В.А. Особенности расчета процессов обтяжки деталей сложной формы./ Куйб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1981. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 18.03.81, № 1209.

104. A.C. 659238 СССР, МКи2 В 21 Д 11/20. Способ формообразования деталей двойной кривизны./ В.П. Чистяков, В.А. Михеев, Е.В. Чистяков (СССР). № 2459522/25-27; - Заявлено 04.03.77; Опубл. 30.04.79, Бюл. № 16.-2с.

105. Чистяков В.П., Михеев В.А. Методика анализа процессов обтяжки вогнутых обшивок.// Куйб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1984. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 27.04.84, № 2719.

106. Михеев В.А. Влияние геометрии и коэффициента трения при формообразовании кольцевых обечаек вогнутой формы.// Куйб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1984. - с. 72-80.

107. Михеев В.А. Интенсификация процесса обтяжки деталей вогнутых форм двойной кривизны.// Куйб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1981. -с. 4884.

108. Михеев В.А. Формообразование методом обтяжки обшивок знакопеременной кривизны летательных аппаратов и автоматизация проектирования технологического процесса: Дисс. . канд.техн.наук: 05.07.04. Защищена 18.03.88. - Куйбышев, 1988. - 145 с.

109. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлург-издат, 1961. Т. 1. - 367 с.

110. Новиков И.И. Теория термической обработки. М.: Металлургия, 1967. -242 с.

111. Понагайбо Ю.Н. Крупнокристаллическая структура в плакирующем слое алюминиевых обшивочных листов.// Сборник статей. Деформируемые алюминиевые сплавы. М.: Оборонгиз, 1961. - с.44-53.

112. Избранные труды по легким сплавам. М.: Оборонгиз, 1957. - с.69-75.

113. Формообразование из высокопрочных материалов методом обтяжки. -М.: НИАТ. Руководящие технические материалы РТМ - 815, 1957.

114. Обтяжка с растяжением деталей из листовых титановых сплавов ВТ1 и ОТ4-1. М.: НИАТ. - Руководящие технические материалы РТМ - 11 -0263,1963.

115. Forming of Titanium Allogs. TML Report - №42, 1956.118. Steel.-№20,140, 1957.

116. Gentrsch Gerhard. Nene Entwicklunger bei den Reckformverbahren. Bander Bleche Rohre, 1967. - №9. - p.595 -598.

117. Матвеевский P.M. Исследование трения пластмасс по стали без смазки и в присутствии смазки.// Вестник машиностроения. 1960. №6.

118. Бартенев Г.М. О связи между структурой резины и ее коэффициентом трения.// Труды всесоюзной конференции по трению и износу в машинах. Т. 2. - Изд-во АН СССР, 1960.

119. Бартенев Г.М., Стырая В.Е. Фрикционные свойства каучуко подобных полимеров.// Изд-во АН СССР №121. 1958.

120. Боголюбов М.Н. Формообразующая оснастка из полимерных материалов. -М.: Машиностроение, 1979. 183 с.

121. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойствами плазменных покрытий. М.: Машиностроение, 1990. - с.384.

122. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А. Газотермические покрытия из порошковых материалов. Киев: Наукова Думка, 1987. - с.544.

123. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях. М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

124. Громова А.Н. Основы процесса формообразования обтяжкой высокопрочных оболочек летательных аппаратов. Дис.докт.техн.наук: 05.07.04. Защищена 1960, НИАТ. - М.

125. A.c. 927364 СССР, МКИ2 В21Д11/05. Зажимное устройство./ В.П. Чистяков, М.И. Хасьянов, В.А. Михеев, И.А. Казаков (СССР). № 2978705/25-27; Заявлено 10.09.80; Опубл. 15.05.82, Бюл. №18.-2 е.: ил

126. Барвинок В.А., Пытьев П.Я., Корнев Е.П. Основы технологии производства летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1995. -с.293-308.

127. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука, 1984. с.64-73.

128. Михеев В.А. Изготовление тонкостенных обшивок самолета. // Труды научно-технического семинара «Перспективные технологии и проблемы заготовительно-штамповочного производства». Группа Сибирский алюминий. «Авиакор». - Самара, 1999. - с.44-50.

129. Михеев В.А., Хасьянов М.И., Деркачев А.И. Программирование процесса формообразования обшивок на прессе. / Куйб.авиац.ин-т. -Куйбышев, 1985. 8 с. - Деп. в ЦНИИ цветмет экономики и информации 8.04.86. № 1332. - с.32-36.

130. Михеев В.А. Проектирование автоматизированных технологических процессов изготовления обшивок двойной кривизны. // Тезисы доклада на Всесоюзной конференции. Челябинск, 1988. - с. 16.

131. Михеев В.А. Направленное изменение толщины заготовки при формообразовании обтяжкой обводообразующих оболочек двойной кривизны. // МНТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения». Самарский гос.аэрокосм.унив-т. - Самара, 2003. -с.91-92.

132. Михеев В.А. Разработка автоматизированного технологического процесса в комплексе ПК, ПЛК SMART2 и PROFIBUS для обтяжного оборудования. // Труды 1-й Международной научно-технической конференции «Металлдеформ-99» Самарский гос.аэрокосм.унив-т. с. 12-13.

133. Чистяков В.П., Хасьянов М.И., Михеев В.А. Автоматизация процессов обтяжки деталей из листов и профилей. // Сб.КуАИ. Куйбышев, 1985. -с.15-21,

134. Михеев В.А., Чемпинский Л.А., Смольников С.Д. и др. Серверное управление технологическим оборудованием на основе SCADA-системы.

135. МНТК «Проблемы и перспективы развития двигателестроения. -Самарский госуд.аэрокосм.унив-т. Самара, 2003. - с.64-71.

136. Михеев В.А. Автоуправление процессом обтяжки. // Авиационная промышленность, 1989, № 7. с.27-32.

137. А.С. 173826 СССР, МКИ2 В21Д11/20. Растяжно-обтяжной пресс. / В.П. Чистяков, В.А. Михеев и др. (СССР). Опубл. 07.06.92., Бюл. №21.

138. Михеев В.А., Разработка автоматизированного технологического процесса в комплексе ПК, ПЛК SMART и PROFIBUS для обтяжного оборудования.// Труды 1-й Международной научно-технической конференции «Металлдеформ-99». г. Самара, 1999. - с. 12 - 13.

139. Михеев В.А., Малышев Б.С. Модернизированный обтяжной пресс ОП-3. // Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Проблемы пластичности в технологии». г. Орел, 1998. -с.9-10

140. Михеев В.А., Козий С.И., Иголкин А.Ю., Тлустенко С.Ф. Автоматические линии и комплексы кузнечно-штамповочногопроизводства.//Самарский государственный аэрокосмический университет; Самара, 2004. 168с.

141. Михеев В.А., Малышев Б.С. Растяжно-обтяжной пресс РО-бЗО с системой автоуправления.// Труды Всероссийской научно-технической конференции «Ресурсосберегающие технологии листовой и объемной штамповки». г. Ульяновск, 1997. - с.14-19.

142. Михеев В.А., Щуровский Д.В. Современные принципы автоматизации технологического оборудования на основе серверного управления БСАОА-системой. // Обработка металлов. Новосибирск, 2003, № 2 (19). - с.14-17.

143. Михеев В.А., Щуровский Д.В. Метод получения обводообразующих оболочек с минимальной разнотолщинностью способами обтяжки. // Обработка металлов давлением. Новосибирск, 2003, № 3 (20). - с.24-26.

144. Михеев В.А. Последовательная схема обтяжки при формообразовании оболочек двойной кривизны.// Материалы второй международной научно технической конференции «Металлдеформ 2004» г. Самара, 2004. - с.35.

145. Михеев В.А. Теоретические основы проектирования оболочек летательных аппаратов.// Материалы второй международной научно технической конференции «Металлдеформ 2004» г. Самара, 2004.

146. Шляпугин А.Г., Щуровский Д.В., Михеев В.А. Новая схема формообразования обтяжкой. // Материалы второй международной научно технической конференции «Металлдеформ 2004» г. Самара, 2004. - с.43.

147. Михеев В.А., Малышев Б.С., Гречников Ф.В., Попов И.П. Применение коэффициентов анизотропии как показателей качества листовых материалов. // Кузнечно-штамповочное производство. № 2, 2000. - с.7-12

148. Михеев В.А. Деформация листовой заготовки при формообразовании обтяжкой оболочек сложных форм с учетом технологической наследственности.//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. №2, 2004. - с.28-33.

149. Михеев В.А. Устойчивость оболочек двойной кривизны в процессе формообразования обтяжкой.//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. №2, 2004. - с.34-38.