автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.09, диссертация на тему:Ротационная вытяжка конических деталей из анизотропных заготовок

ЯО4Ы3048

На правах рукописи

Драбик Андрей Николаевич

РОТАЦИОННАЯ ВЫТЯЖКА КОНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ АНИЗОТРОПНЫХ ЗАГОТОВОК

Специальность 05.02.09 - Технологии и машины обработки

давлением

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 НОЯ 2010

Тула 2010

004613048

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Яковлев Сергей Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шестаков Николай Александрович кандидат технических наук, доцент Булычев Владимир Александрович

Ведущая организация - ФГУГТ «ГНПП «Сплав»» (г. Тула)

Защита состоится « 24 » ноября 2010 г. в 14°° час. на заседании диссертационного совета Д 212.271.01 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300012, г. Тула, ГСП, проспект им. Ленина, д. 92, 9-101).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Автореферат разослан « 22 » октября 2010 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Важнейшими задачами, стоящими на сегодняшний день перед промышленностью, являются повышение качества выпускаемой продукции, экономия материала (сырья) и повышение производительности, механизация и автоматизация производства.

В современных условиях рыночных отношений и конкурентной борьбы, от решения этих задач зависит экономическая эффективность -решающий фактор в промышленном производстве любого изделия.

Производство деталей машин с высоким качеством поверхности, точными размерами и заданными механическими характеристиками с помощью механической обработки характеризуется высокой трудоемкостью и низким коэффициентом использования металла.

Значительная роль в решении указанных выше задач отводится методам обработки металлов давлением, позволяющим обеспечивать малоотходное или безотходное использование металла, формоизменение вместо механической обработки резанием.

Широкое распространение при производстве изделий различных отраслей промышленности нашли детали конической конфигурации - горловины и днища баллонов и других ёмкостей, обтекатели и сопла летательных аппаратов, корпусы центрифуг и сепараторов, воронки для работы с сыпучими материалами и жидкостями, переходные конусы для соединения трубопроводов и др.

Изготовление деталей такого типа с помощью традиционных методов обработки металлов давлением, например методом вытяжки, требует большого количества прессовых, механических и термических операций, дорогостоящего оборудования и оснастки.

При изготовлении конических деталей широкое применение находят методы обработки давлением с созданием локального очага деформации. Одним из таких методов является ротационная вытяжка (РВ), представляющая собой процесс пластического формоизменения заготовки на вращающейся оправке с помощью деформирующих элементов (роликов, шариков).

Ротационная вытяжка осуществляется с утонением стенки и делится на ротационную проекционную вытяжку (РВ по закону синусов), ротационную вытяжку с переутонением и ротационную вытяжку с недоутонени-ем. В данной работе рассматривается случай ротационной проекционной вытяжки.

Прокат, применяемый в качестве заготовки при ротационной вытяжке конических деталей, обладает анизотропией механических свойств, которая оказывает существенное влияние на силовые, деформационные параметры процессов пластического деформирования и качество получаемых изделий. Это обстоятельство требует особого внимания при проектировании технологических процессов получения изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками, и должно быть учтено при проведении расчетов параметров процесса.

При разработке технологических процессов ротационной вытяжки (РВ) в настоящее время используют эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются локальный характер фор-

моизменения и анизотропия механических свойств материала заготовки. Таким образом, развитие теории и технологии проекционной ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок является актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ при выполнении научных исследований (грант № НШ-4190.2006.8), фантами РФФИ № 07-01-00041 (2007-2009 гг.) и № 10-08-97526 (2010 г.), научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 гг.)» и государственным контрактом Министерства образования и науки Российской Федерации № 14.740.11.0038, а также рядом хоздоговорных работ с машиностроительными предприятиями Российской Федерации.

Цель работы. Повышение эффективности процессов ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок и повышение качества конических деталей ответственного назначения путем теоретического и экспериментального обоснования технологических режимов деформирования.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

1) разработать математическую модель проекционной ротационной вытяжки конических деталей из трансверсально-изотропного упрочняющегося материала с учетом локального очага пластической деформации; получить основные уравнения и необходимые соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала;

2) выполнить теоретические и экспериментальные исследования проекционной ротационной вытяжки радиальными роликами с утонением стенки конических деталей из анизотропных листовых заготовок;

3) создать пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала;

4) установить влияние технологических параметров и анизотропии механических свойств листовой заготовки на напряженное и деформированное состояния, силовые режимы проекционной ротационной вытяжки конических деталей;

5) разработать рекомендации по расчёту и проектированию технологических процессов проекционной ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных листовых заготовок;

6) использовать результаты исследований в промышленности и учебном процессе.

Методы исследования. Теоретические исследования процесса ротационной вытяжки конических деталей выполнены с применением основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического анизотропного тела. Анализ напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов операции ротационной вытяжки конических деталей осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совмест-

ного решения дифференциальных уравнений равновесия, условий пластичности и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры. Обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает

- приближенные условия пластичности для трансверсапьно-изотропного тела в линейной форме для плоского напряженного, плоского деформированного и объемного напряженного и деформированного состояний заготовки с коэффициентами пропорциональности, которые существенно зависят от характеристик анизотропии;

- математическую модель проекционной ротационной вытяжки конических деталей из трансверсапьно-изотропного упрочняющегося материала с учетом локального очага пластической деформации; основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала, на основе которых разработан алгоритм расчета и программное обеспечение для ЭВМ;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформированного состояний и силовых режимов операции ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок;

- количественные закономерности влияния геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки и анизотропии механических свойств исходной заготовки на напряженное и деформированное состояния заготовки на участке изгиба и в зоне утонения заготовки, силовые режимы проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала;

- результаты экспериментальных исследований анизотропии механических свойств заготовок и изготавливаемой детали, результаты металлографических исследований детали;

- рекомендации, алгоритмы и пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок;

- технологический процесс изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок, обеспечивающий эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления.

Научная новизна: выявлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и формирования показателей качества деталей от технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, размеров заготовки и детали, анизотропии механических свойств материала заготовки на основе разработанной математической модели проекционной ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из трансверсально-изотропного материала с учетом локального очага деформации и упрочнения материала.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано

программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процесса проекционной ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных листовых заготовок.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» различных типоразмеров методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок. Усовершенствованный технологический процесс ротационной вытяжки плоской заготовки принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» и обеспечивает увеличение коэффициента использования металла с 0,69 до 0,87; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза и изготовление деталей с заданными эксплуатационными характеристиками.

Результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международных молодежных научных конференциях «XXXIV - XXXV Гагарин-ские чтения», Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» (М.: МАТИ, 2008 г.), Международном научном симпозиуме «Автостроение 2009» (М.: МГТУ «МАМИ». 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения (АПИР-14) (Тула: ТулГУ, 2009 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (2005-2010 гг.).

Публикации. Основные научные материалы проведенных исследований отражены в 6 статьях в центральной печати и межвузовских сборниках научных трудов, входящих в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук», в 3 тезисах докладов Всероссийских и международных научно-технических конференций. Общее количество публикаций - 15. Общий объем - 4,9 печ. л., авторский вклад - 3,1 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору С.С. Яковлеву и д.т.н., профессору С.П. Яковлеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 146 наименований, 3 приложений и включает 96 страниц машинописного текста, 102 рисунка, 6 таблиц. Общий объем - 208 страниц.

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой задачи, ее научная новизна, практическая ценность, приведены положения, выноси-

мые на защиту, и краткое содержание разделов.

В первом разделе работы изложено современное состояние теории и технологии изготовления осесимметричных деталей методами ротационной вытяжки, сформулированы требования к их показателям качества, связанные с последующей обработкой давлением и эксплуатацией. Показано влияние анизотропии механических свойств материала заготовок на технологические параметры процессов пластического деформирования. Обоснована постановка задач исследований.

Значительный вклад в развитие теории и практики процесса ротационной вытяжки внесли советские ученые: В.Ф. Баркая, А.И. Вальтер, В.А. Голенков, МА. Гредитор, В.В. Смирнов, М. Сулиман, И.П. Ренне, И.И. Казакевич, В.Г. Капорович, В.И. Корольков, Н.И. Могильный, К.Д. Елин, В.В. Лапин, А.Г. Овчинников, Е.А. Попов, С.Ю. Радченко, В.И. Трегубов, A.C. Чумадин, Л.Г. Юдин, С.П. Яковлев, С.С. Яковлев и др., а также зарубежные исследователи: Б. Авитцур, С. Кобаяши, С.О. Колпакчиоглу, Э. Томасетт, С.Н. Уэллс, Ч. Янг и др.

Выполненный обзор работ показал, что заготовки, используемые для процессов обработки металлов давлением, обладают анизотропией механических свойств. Начальная анизотропия механических свойств материала заготовки оказывает существенное влияние на силовые и деформационные параметры процессов пластического деформирования, и на качество получаемых изделий. Она может оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на процессы деформирования.

Проведенный обзор работ по теории и технологии ротационной вытяжки осесимметричных изделий выявил ряд проблемных вопросов, которые необходимо решить для успешного внедрения метода в производство. Теоретическое изучение процесса РВ с утонением осложняется наличием локальной деформации и объемным характером напряженно-деформированного состояния материала в пластической области, анизотропией механических свойств листовой заготовки.

Несмотря на большое количество работ, посвященных теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов ротационной вытяжки с утонением, вопросы теории формоизменения осесимметричных тонкостенных деталей, учитывающие локальный характер формоизменения заготовки и анизотропию механических свойств плоской заготовки, в настоящее время практически не проработаны.

Рядом исследователей предлагается оценивать радиальную, тангенциальную и осевую составляющие силы ротационной вытяжки конических деталей на базе сравнения площади контакта рабочего инструмента и заготовки на радиальное, тангенциальное и осевое направления в предположении, что давление распределено равномерно.

На основе проведенного обзора работ следует, что отсутствуют надёжные методы анализа влияния технологических параметров, анизотропии механических свойств материала заготовки и схем обработки на напряженное и деформированное состояния листовой заготовки, а также силовые режимы рассматриваемой операции.

Трудности в правильной оценке силовых параметров сказываются на масштабах использования процесса ротационной вытяжки для производства высокоточных оболочек и на необходимости экспериментальной отра-

ботки технологического процесса, что удлиняет сроки подготовки производства конических деталей. Разработка и внедрение технологических процессов ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей встречает практические затруднения и часто сдерживается, уступая место менее рациональным процессам механической обработки.

Во втором разделе приводятся основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний оболочки переменной толщины в криволинейной системе координат. Рассмотрено деформированное состояние срединной поверхности тонкой оболочки. Показано, что деформации удлинения и сдвига точек срединной поверхности и их скорости выражаются через перемещения (скорости), коэффициенты первой квадратичной формы и главные радиусы кривизны. Получены необходимые уравнения и соотношения для определения деформации удлинения и сдвига точек срединной поверхности и их скорости.

Рассмотрено напряженное состояние оболочек при пластическом формоизменении инструментом произвольной формы. Толщина в зоне деформации переменная. Получены уравнения равновесия оболочек и листов переменной толщины.

В третьем разделе приводятся основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов операции ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных упрочняющихся материалов. Материал принимается несжимаемым, анизотропным, для которого справедливо условие текучести Мизеса-Хилла и ассоциированный закон пластического течения.

Получены приближенные условия пластичности для трансверсапьно-изотропного тела в линейной форме с коэффициентами пропорциональности У], У2 и Уз> которые существенно зависят от характеристик анизотропии. Эти условия пластичности вместе с уравнениями равновесия позволяют анализировать напряженное состояние заготовки в различных зонах очага деформации при ротационной вытяжке с утонением стенки конических деталей методом совместного решения приближенных условий пластичности с уравнениями равновесия для каждого участка очага деформации при граничных условиях в напряжениях. Показано, что при ротационной вытяжке конических деталей анизотропию механических свойств необходимо оценивать коэффициентом нормальной анизотропии Я, сопротивлением материала пластическому деформированию, характеристикой анизотропии «с» и сопротивлением материала пластическому деформирования на сдвиг в плоскости меридионального сечения . Установлена связь между ними. Получено условие текучести анизотропного тела в случае объемного напряженного и деформированного состояний заготовки.

В четвертом разделе приведена разработанная математическая модель проекционной ротационной вытяжки конических деталей из транс-версально-изотропного упрочняющегося материала; получены основные уравнения и необходимые соотношения для анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала; установлено влияние геометрических размеров заготовки и детали, техно-

Ролик

логических режимов обработки и анизотропии механических свойств исходной заготовки на напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы проекционной ротационной вытяжки.

Рассмотрена тонкая оболочка вращения, полученная ротационным формообразованием из листовой заготовки (рисунок 1). По геометрическим признакам и условиям нагру-жения разделим оболочку на участки. На участке /, который можно назвать зоной обжатия, реализуется схема объемного напряженного и деформированного состояния заготовки. На участке 2 происходит плоская деформация исходного материала. Участок 3 представляет фланец, находящийся в условии Рисунок 1. Схема деления очага пла-плоского напряженного состояния. стической деформации на участки

Рассмотрено напряженное состояние на участке 2 в зоне деформации, примыкающем к фланцу заготовки, на котором в основном происходят деформации сдвига.

Введена полярная система координат р, а (рисунок 2) с полюсом в центре закругления ролика. На элемент заготовки, ограниченный радиусами Р[ и Р2, полярными лучами а = 0 и а = ат, действуют радиальные сжимающие напряжения стр, тангенциальные растягивающие

пряжения тра.

Рисунок 2. Схема напряженного состояния на участке 3 при ротационной вытяжке Уравнения равновесия плоской задачи в полярных координатах имеют вид

5стп

др

даг

1 5тр р За

р | 1 ^ра | стр ра =().

5т,

- + р-

ра

+ 2тра=0.

(1)

5а др

Условие текучести в предположении, что направление условно главного напряжения аа совпадает с осью анизотропии х, принимает вид:

ста- стр = 2т,фал/Г:с. (2)

Для нахождения трех неизвестных напряжений стр. ста и тра имеются три уравнения. При этом предполагается, что граничные условия за-

даны в напряжениях, т.е. задача статически определяемая.

Дифференцируя первое уравнение системы (1) по а с учетом условия текучести (2), дифференцируя второе уравнение (1) по р и вычитая из второго уравнения первое, преобразуя их, получили уравнение для определения касательных напряжений:

р2^а_^а+3р^ра=0 (

Эр да1 Ф Это уравнение в частных производных второго порядка относится к гиперболическому типу. Граничные условия для его решения выберем, исходя из физических соображений.

В зоне контакта заготовки и ролика с радиусом Р1 касательные напряжения будем определять следующим образом хра = -тт5ра Здесь т - фактор трения Прандтля. На свободной поверхности заготовки с радиусом р2 имеем тра = 0.

На полярном луче а = 0 касательное напряжение тра=0, так как этот луч отделяет рассматриваемый участок от зоны обжатия, где напряжения по образующей являются главными. На полярном луче а = ат происходит сдвиг слоев заготовки, поэтому здесь принимаем максимальное значение касательного напряжения трос = -т5ра

Таким образом, имеем неоднородные граничные условия по а и р. Для устранения неоднородности по углу а ищем решение уравнения (3) в виде

т

ра

= К(а)+ оз(р,а),

где I '(ос) - частное решение, зависящее только от а.

Для Г (а) решаем отдельную задачу с неоднородными граничными условиями по углу а .

Граничные условия

а = 0 тра=0; ]

при ,-\ (4)

а = ат тра

Таким образом, частное решение для напряжения тра будет

тра = "Л^с а. (5)

а«,

В дальнейшем это выражение представим в виде произведения двух функций ш(р,а)= /?(р)-£/(а), т.е. тра = К(а)+/г(р)-£У(а).

Для нахождения неизвестной функции ш(р,а) решаем задачу с однородными граничными условиями методом разделения переменных.

Приведем окончательное выражение для определения радиальных напряжений ор:

1П-Н- +

92

С)1п-

Р2

+ СОСОБ ш1п —

I Р2)

Б1П

0)1пН2 Р1

Р!Ш

Р2

(1 + ш2)>1

¡п| ш1п —

Р1

- / N / ( V

ла а ла 1

ЛСОБ т-- -БШ -

V ат)

Р2

Бш! ш1п— I + (ОСОБ

Р\)

г \\ Ш1П-5-

Р1

J ]

0)1п— | + СОСОБ

Р1

Р1

)(1 + ш2)зт((й1п£2.

I Р1.

(1 +С02)Б1Г

т ш1п

\ / >

ла ( л:а па

-СОБ + БШ

_ат ат ) чат )

£2 Р1

+ 2т,„„%/1-с 1п—. Р Р2

(6)

Полагая р = Р1, можно определить контактные напряжения стр = -р.

Тангенциальные напряжения аа вычисляются из условия пластичности (2).

Рассмотрим зону утонения (участок 1) в цилиндрических координатах I, <р, г. Половина угла конуса при вершине равна 9.

Ротационное формоизменение - чисто объемный случай деформирования, носящий локальный характер, с неравномерным течением металла по оси 2 из-за подачи ролика и по углу ф, из-за утонения с учетом овали-зации оболочки.

Для анализа напряженного состояния в зоне утонения необходимо использовать дифференциальные уравнения равновесия в цилиндрической системе координат

да, , ч 1 дИ т2,-т.-2

—- + (о, - р)--+-- + —---

да " И дг 2 А

и приближенные условия текучести вида

(9)

Ла2 -2Яаф +Ср2 +£> = 0; (10)

Л=ц2+ца + 1 + Л; 5 = 4+«; С = ц2-ца + 1+Л; ¿> = -а2(1 + Л).

или

(И)

Уз =2

1+Л

(цо=0,655).

|(5+Л)+2ца(Л-0 + 0+44

Для решения системы уравнений (9) и (10) установим закон измене-

ния толщины при ротационной вытяжке (рис. 3 и 4):

h = ^jz2 • sin2 9 • cos2 ф - ^Rp¡ + h¡ + г • sine - Jr^ - z2 -fg29-sin2 ф

-z-sin6.

напряженного состояния в зоне утонения напряженного состояния в зоне (сечение ф = const) утонения (сечение z = const)

Таким образом, имеем систему дифференциальных уравнений равновесия (9), условие текучести (10) или (11) для однозначного определения неизвестных напряжений - осевого ст2(Ф,г), тангенциального ОцДф^) и контактных р напряжений. В случае задания граничных условий в напряжениях задача является статически определимой.

Интегрирование дифференциальных уравнений равновесия осуществляется методом конечноразностных соотношений и начинается с границы ф = 0, (Тф = 0 с учетом, что на линии раздела областей / и 2 известны величины граничных напряжений аг(<р,2) или р из условия непрерывности нормальных напряжений. При этом используется второе дифференциальное уравнение равновесия и условие текучести (11). Находятся величины тангенциального напряжения аф и нормальных контактных напряжений (давление) р. Из первого дифференциального уравнения равновесия системы (9) определяется величина осевого напряжения аДф^).

При решении этой системы уравнений в некоторой области может оказаться, что величина осевого напряжения а_(ф,г) больше тангенциального напряжения Оф(ф,г). В этом случае необходимо выбрать второе условие текучести (11) и продолжить интегрирование, начиная с первого дифференциального уравнения равновесия.

Если во всей области / будет реализовываться условие текучести (10), то интегрирование начинается с первого дифференциального уравнения равновесия с использованием граничных условий ф = 0, о(р =0 и гра-

ничных условий на линии раздела областей 1 и 2.

Предложена приближенная методика учета упрочнения материала при ротационной вытяжке с использованием кривой упрочнения вида:

=а0,2 + Л£?-

При ротационной вытяжке конических деталей на оправке составляющими силы формообразования Р являются: тангенциальная Р,, радиальная Рц и осевая Рг. По найденным распределениям напряжений можно определить перечисленные выше компоненты полной силы.

Величину осевой силы Р, предлагается вычислять следующим образом:

Рг = Я рхсЬ: + Я \p2\ds, + Я т/1 <Ьг + Я х,2 , (12)

где р\ и р2 - удельные давления на ролик в области 1 и 2 соответственно;

- площадь проекции элементарной контактной площади на плоскость с нормалью 2; ^ и ^ - площади контактных поверхностей в области 1 и 2 соответственно; т^ и т/2 - величины касательных напряжений на контактных поверхностях.

За величину радиальной силы принимаем силу, действующую в сечении с минимальной толщиной и нормальным к оси г:

Я + Я + Я ^^д+Я (13)

где скц - площадь проекции элементарной контактной площади на плоскость с нормалью Я.

Под тангенциальной силой будем подразумевать величину силы, которая проецируется на направление нормальное к плоскости ф = О

рР рР

Ъ =Я °/Ар+Я (14)

где /-"р - граница раздела областей 1 и 2; ст„ - нормальное напряжение к поверхности раздела областей 1 и 2; Т/ - величина касательного напряжения, действующего на поверхности раздела этих областей; ¿г(? - площадь

проекции элементарной площадки раздела областей 1 и 2 на плоскость с нормалью ф.

Следует заметить, что при вычислении указанных выше интервалов необходимо учитывать направление действия касательного напряжения на контактной поверхности ролика к границе раздела областей 1 и 2.

Оценено распределение относительных радиального Ор=|ор|/ао2>

тангенциального а^, =|оф|/ао;2 и осевого аг = |аг|/ад2 напряжений в

очаге пластической деформации.

Выполнены исследования силовых режимов операции ротационной вытяжки конических деталей. Расчеты выполнены при следующих исходных данных: угол наклона образующей конуса 0 = 25...45°; начальная толщина заготовки йо=3 мм, диаметр ролика Ор = 100мм, начальная коор-

дината движения ролика гт;п=10 мм, конечная координата гтах=50 мм. Механические характеристики исследуемых материалов: меди М1: Ст0 2=94,65 МПа; А = 368,2МПа\ п = 0,763; характеристики анизотропии с = -0,3 и /? = 0,8; стали 12Х18Н10Т: ст0д=410 МПа; А = 24 МПа \ и = 0,91; с = 0,3; Я = 2.

Графические зависимости изменения относительных величин радиальной Рк, осевой Рг и тангенциальной /' составляющих сил от перемещения ролика в зоне утонения при различных технологических параметрах и геометрии ролика для заготовок из меди М1 представлены на рисунке 5. Здесь Рц=Рцрасч>(Русл)'' ?! = Рг расч/(Русл)'■> = ^ расч ¡(Русл)> Русл = Лшп= 3000 Н.

^ 20 I »

I*,

гг

А 10 А10

Т 0.« 1 8

1 0.6 1 .

0.4 0.2 1'К4 Ъг

3

---~

\1 М

0.2 0 4 z °'8 1 2 шах б

1

• У.

Рисунок 5. Графические зависимости изменения Рг, Рк, Р, от а - е = 0,33; б - е = 0,67; в - 9 = 30°; г - 6 = 45°

Из анализа рис. 5 видно, что тангенциальная составляющая силы имеет значения, в 10 раз меньшие, чем величины других составляющих. Все составляющие силы при ротационной вытяжке конических деталей плавно растут (на 60...70 %) по мере перемещения ролика по образующей конуса. Анализ графиков и результатов расчета показал, что с увеличением степени деформации е = 1-Л1/Л0 с 0,33 до 0,67 относительные величины радиальных Рд, осевых Р. и тангенциальных Р, составляющих сил интенсивно растут — на 80... 110 % (в 2 раза). Расчеты так же показали, что с ростом угла наклона образующей конуса 0 в пределах от 25° до 45° осевая составляющая силы Р. увеличивается в 3 раза, тангенциальная Р! так же растет - примерно в 2 раза, радиальная составляющая Рд - напротив -уменьшается, но не столь резко - примерно на 30 %.

Полученные результаты по силовым режимам операции ротационной вытяжки конических деталей качественно согласуются с эксперимен-

тальными данными, полученными методом тензометрии.

Установлено влияние параметров анизотропии заготовки на силовые параметры процесса ротационной вытяжки конических деталей. Показано, что с изменением характеристики «с » от -0,5 до 0,5 все составляющие сил снижаются, причем Рц и Р. на 15 %, Р, на 10 %. Увеличение коэффициента анизотропии Я в установленных пределах сопровождается уменьшением относительных величин составляющих сил и Р, на 10%.

В пятом разделе представлены рекомендации по расчету технологических режимов, параметров рабочего инструмента ротационной вытяжки пустотелых конических деталей из анизотропного материала, приведен пример технологического процесса изготовления детали «Конус» из меди М1, результаты экспериментального исследования анизотропии механических свойств обрабатываемого материала и микроструктуры готовых деталей.

Проведены исследования по выявлению рациональных режимов отрезки дисковых заготовок для ротационной вытяжки от прутка роликом с острой кромкой. Установлено, что для получения высокого качества поверхности и геометрической точности заготовки необходимо использовать отрезной ролик с возможно меньшим радиусом кромки; стойкость инструмента обусловлена прочностными свойствам материала, геометрией режущей кромки и режимами обработки.

Выполнены экспериментальные исследования на сжатие образцов, вырезанных из медного (М1) прутка диаметром 60 мм. Установлено, что в неотожженном материале трудно разделить влияние неоднородности материала и анизотропии от влияния деформационного упрочнения предшествующей обработки. У отожженных образцов результаты испытаний стабилизируются. Выполнены экспериментальные исследования по одноосному растяжению пропорциональных образцов. Показано, что материал прутка трансверсально-изотропен.

Выполнены экспериментальные исследования анизотропии механических свойств материала изготовленной детали.

При изучении параметров анизотропии материала детали рассматривались три варианта технологического процесса РВ:

1. Состоящий из двух операций: вырубка кружка из листа; ротационная вытяжка детали. Коэффициент использования металла (КИМ) такого технологического процесса составляет не более 0,56.

2. Состоящий из трех операций и отличающийся от первого варианта тем, что на первой операции применялся малоотходный раскрой листа: вырубка квадратной заготовки 50x50 мм и толщиной 4 мм; осадка квадратной заготовки до получения кружка необходимого диаметра; РВ детали. КИМ данного техпроцесса равен 0,78.

3. Состоящий из двух операций: отрезка заготовки в виде диска давильным роликом от прутка; РВ. В этом случае КИМ = 0,87.

Для сравнения полученных результатов технологические переходы РВ во всех принятых вариантах осуществлялись с одинаковой степенью деформации (е = 62%), продольной подачей давильных роликов

(5 = 0,8мм/об) и частотой вращения оправки (п = 300л/ин~'). После каждой операции обработки давлением полуфабрикаты подвергались отжигу.

Полученные данные отражены на графиках изменения коэффициента

анизотропии от угла вырезки образца (рис. 6). Здесь 1 - заготовка, 2 - деталь.

а б в

Рисунок 6. Изменение коэффициента анизотропии от угла вырезки образцов для заготовки пруток (а), для заготовки лист (б) и для заготовки

квадрат (в)

Анализ графических зависимостей показывает, что максимальное изменение механических свойств материала происходит в направлении 0 и 45 градусов в деталях, полученных из прутка и «листового» кружка, т.е. в направлении преобладающего течения материала. Несколько иной характер изменения механических свойств материала можно наблюдать на детали, полученной из квадрата. Очевидно, это можно объяснить тем, что накладывается дополнительная деформация от осадки квадрата в кружок, в результате чего происходит перераспределение механических свойств материала, особенно в направлении 45 градусов по отношению к направлению прокатки. Сравнение коэффициентов анизотропии детали, полученной из разных видов заготовок, показывает, что значения коэффициента анизотропии материала деталей близки между собой, особенно в направлении 90 градусов по отношению к направлению прокатки. Сравнивая закономерность изменения механических характеристик материала деталей, полученных РВ из заготовок различной формы и различными методами, можно отметить, что анизотропия, приобретенная в процессе РВ, преобладает над начальной анизотропией, которая практически не влияет на формирование механических свойств материала готовой детали.

Металлографическим исследованием установлено, что микроструктура металла в продольном и поперечном сечениях состоит из зерен меди 6. ..8 балла. Величина зерна 0,0391. ..0,0196 мм.

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических процессов, параметров рабочего инструмента и выбора схем проекционной ротационной вытяжки пустотелых конических деталей из анизотропного материала.

Разработанные рекомендации использованы при совершенствовании существующего технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» различных типоразмеров методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок. Усовершенствованный технологический процесс ротационной вытяжки плоской заготовки принят к внедрению в опытном производстве на ОАО

«ТНИТИ» и обеспечивает увеличение коэффициента использования металла с 0,69 до 0,87; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза и изготовление деталей с заданными эксплуатационными характеристиками.

Отдельные результаты диссертационной работы использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также в ряде лекционных курсов при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением».

В приложениях содержатся текст программы для ЭВМ, акты внедрения полученных результатов диссертационной работы в промышленность и учебный процесс.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Работа посвящена решению актуальной научной задачи, имеющей важное значение для различных отраслей машиностроения и заключающейся в теоретическом и экспериментальном обосновании технологических режимов деформирования анизотропных заготовок, обеспечивающих повышение эффективности операции проекционной ротационной вытяжки и качества конических деталей ответственного назначения.

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Получены приближенные условия пластичности для трансвер-сально-изотропного тела в линейной форме для плоского напряженного, плоского деформированного и объемного напряженного и деформированного состояний заготовки с коэффициентами пропорциональности у), У2 и уз, которые существенно зависят от характеристик анизотропии. Эти условия пластичности вместе с уравнениями равновесия позволяют анализировать напряженное состояние заготовки в различных зонах очага деформации при ротационной вытяжке с утонением стенки конических деталей методом совместного решения приближенных условий пластичности с уравнениями равновесия для каждого участка очага деформации при граничных условиях в напряжениях.

2. Разработана математическая модель проекционной ротационной вытяжки конических деталей из трансверсально-изотропного упрочняющегося материала с учетом локального очага пластической деформации. Получены основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала, на основе которых разработан алгоритм расчета и программное обеспечение для ЭВМ. Предложена приближенная методика учета упрочнения при ротационной вытяжке конических деталей из листовых анизотропных заготовок.

3. Установлено влияние геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки и анизотропии механических свойств исходной заготовки на напряженное и деформированное состоя-

ния заготовки на участке изгиба и в зоне утонения заготовки, силовые режимы проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала.

4. Составляющие силы Р., Р1{, Р, при ротационной вытяжке конических деталей плавно растут (на 60...70 %) по мере перемещения ролика по образующей конуса при неизменных геометрических и технологических параметрах. Установлено, что при увеличении угла наклона образующей конуса 9 к оси г с 30 до 45° значения всех составляющих силы растут, но с разной интенсивностью. Относительные значения осевой силы Р2 растут в 2 раза, радиальной Рк увеличиваются незначительно (до 10 %), значения тангенциальной Р, растут более других - в 2...2,5 раза. Показано, что с изменением радиуса ролика Яр значения осевой составляющей Р, не изменяются, значения радиальной составляющей Рк растут в 1,5 раза с увеличением Яр с 8,3 до 25, значения тангенциальной составляющей силы Р, снижаются в 2,5 раза. Увеличение степени деформации е в 2 раза (с 0,33 до 0,67) влечет за собой интенсивное увеличение относительных величин всех составляющих силы РВ - осевой /', в 3 раза, радиальной Рк так же в 2,5...3 раза и наиболее интенсивный рост - тангенциальной составляющей Р, - в 4 раза. Изменение радиуса закругления ролика с 1 до 2 мм оказывает влияние только на тангенциальную составляющую Р, - ее относительные значения увеличиваются на 50 %.

5. Проведены исследования влияния параметров анизотропии заготовки на силовые параметры процесса ротационной вытяжки конических деталей. Установлено, что с изменением характеристики «с» от -0,5 до 0,5 все составляющие сил снижаются, причем Рц и Р2 на 15 %, Р, на 10 %. Показано, что увеличение коэффициента анизотропии Л с 0,2 до 2 сопровождается уменьшением относительных величин составляющих сил Рц,Р- и Ц на 10 %.

6. Проведены экспериментальные исследования на сжатие цилиндрических образцов, и одноосное растяжение пропорциональных образцов, вырезанных из медного (М1) прутка диаметром 60 мм,. Показано, что материал прутковой заготовки трансверсально-изотропен. Выполнены экспериментальные исследования анизотропии механических свойств материала изготовленной детали. Металлографическим исследованием установлено, что микроструктура металла детали в продольном сечении и поперечном сечении состоит из зерен меди 6...8 балла. Величина зерна 0,0391...0,0196 мм.

7. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических режимов, параметров рабочего инструмента и выбора схем проекционной ротационной вытяжки пустотелых конических деталей из анизотропного материала.

8. Результаты исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» различных типоразмеров методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок.

Усовершенствованный технологический процесс ротационной вытяжки плоской заготовки принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» и обеспечивает увеличение коэффициента использования металла с 0,69 до 0,87; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза и изготовление деталей с заданными эксплуатационными характеристиками.

Результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Драбик А.Н., Юдин Л.Г., Короткое В.А. Обжим цилиндрических оболочек локальным деформированием с нагревом очага деформации контактным взаимодействием инструмента с заготовкой // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформированного твердого тела и обработка металлов давлением. 2004. Вып. 3. С. 135 -141.

2. Драбик А.Н. Применение аналого-цифровых преобразователей при исследовании процессов ОМД // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГу, 2005. С. 62-64.

3." Драбик А.Н., Трегубов В.И. Оценка напряженного состояния заготовки, примыкающей к радиусу закругления ролика, при ротационной вытяжке конических деталей // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. Вып. 4. С. 173-182.

4. Драбик А.Н., Трегубов В.И., Чарин A.B. Анализ напряженного и деформированного состояний вращающегося диска в упруго-пластической постановке // Известия ТулГУ. Серия. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. Вып. 4. С. 188-198.

5. Драбик А.Н. Ротационная вытяжка конических деталей из анизотропных материалов // XXXIV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2008. Том 1. С. 141-142.

6. Драбик А.Н., Полухин Д.С. Технологические параметры ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии". НМТ-2008. М.: МАТИ, 2008. С. 5-7.

7. Драбик А.Н., Лавров А.Ф., Яковлев С.С. Применение процессов ротационной вытяжки для изготовления осесимметричных де-

талей // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. - Тула: Изд-во ТулГУ. 2008. Вып. 2. С. 139-143.

8. Драбик А.Н., Трегубов В.И., Яковлев С.С. Потеря устойчивости тонкостенной трубной заготовки при ротационной вытяжке коническими роликами // Труды международного научного симпозиума «Автостроение 2009». Сек 6. Машина и технологии заготовительного производства. М.: МГТУ «МАМИ». 2009.

9. Драбик А-Н. Экспериментальное определение механических характеристик медного (Ml) прутка// XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2009. Том 1.С. 200-201.

10. Драбик А.Н. Условие текучести анизотропного тела в случае объемного напряженного и деформированного состояний // Молодёжный вестник технологического факультета: Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. С. 144-148.

11. Драбик А.Н., Полухин Д.С. Ротационная вытяжка конических деталей из анизотропных материалов // XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2009. Том 1.С. 201-202.

12. Драбик А.Н., Яковлев С.П., Вальтер А.И. Изменение коэффициента анизотропии в процессе ротационной вытяжки конических деталей // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2009. Часть II. С. 16-21.

13. Драбик А.Н., Яковлев С.С. Подход к анализу операции ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ.

2009. Вып. 3. С. 131-136.

14. Драбик А.Н., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Силовые режимы ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ.

2010. Вып. 1. С.37-44.

15. Драбик А.Н. Технологические параметры ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С. 99-101.

Подписано в печатъ'15.10.2010. Формат бумаги 60x84 . Бумага офсетная.

Усл. печ. л. 1,1. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ

Тульский государственный университет. 300012, г. Тула, просп. Ленина, 92.

Отпечатано в Издательстве ТулГУ. 300012, г. Тула, пр. Ленина, 97а.

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР РАБОТ ПО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ И ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ИССЛЕДОВАНИЯМ ПРОЦЕССА РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ КОНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

НА ОПРАВКЕ С УТОНЕНИЕМ СТЕНКИ.

1.1. Разновидности процесса ротационного формоизменения листового материала для получения конических деталей.

1.2. Методы теоретических исследований силовых и деформационных параметров процесса ротационной вытяжки конических деталей.

1.3. Методы экспериментальных исследований технологических параметров ротационной вытяжки конических деталей.

1.4. Технологические параметры ротационной вытяжки конических деталей.

1.5. Качество изготавливаемых деталей

1.6. Анизотропия материала заготовок и ее влияние на процессы обработки металлов давлением.

Важнейшими задачами, стоящими на сегодняшний день перед промышленностью, являются повышение качества выпускаемой продукции, экономия материала (сырья) и повышение производительности, механизация и автоматизация производства.

В современных условиях рыночных отношений и конкурентной борьбы, от решения этих задач зависит экономическая эффективность - решающий фактор в промышленном производстве любого изделия.

Производство деталей машин с высоким качеством поверхности, точными размерами и заданными механическими характеристиками с помощью механической обработки характеризуется высокой трудоемкостью и низким коэффициентом использования металла.

Значительная роль в решении указанных выше задач отводится методам обработки металлов давлением, позволяющим обеспечивать малоотходное или безотходное использование металла, формоизменение вместо механической обработки резанием.

Широкое распространение при производстве изделий различных отраслей промышленности нашли детали конической конфигурации - горловины и днища баллонов и других ёмкостей, обтекатели и сопла летательных аппаратов, корпусы центрифуг и сепараторов, воронки для работы с сыпучими материалами и жидкостями, переходные конусы для соединения трубопроводов и др.

Изготовление деталей такого типа с помощью традиционных методов обработки металлов давлением, например методом вытяжки, требует большого количества прессовых, механических и термических операций, дорогостоящего оборудования и оснастки.

При изготовлении конических деталей широкое применение находят методы обработки давлением с созданием локального очага деформации. Одним из таких методов является ротационная вытяжка, представляющая собой процесс пластического формоизменения! заготовки на вращающейся оправке с помощью деформирующих элементов (роликов, шариков).

Прокат, применяемый в качестве заготовки при ротационной вытяжке конических деталей, обладает анизотропией механических свойств, которая оказывает существенное влияние на силовые, деформационные параметры процессов пластического деформирования и качество получаемых изделий. Это обстоятельство требует особого внимания при проектировании технологических процессов получения изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками, и должно быть учтено при проведении расчетов параметров процесса.

При разработке технологических процессов ротационной вытяжки (РВ) в настоящее время используют эмпирические зависимости из различных справочных материалов, а также результаты теоретических исследований, в которых не в полной мере учитываются локальный характер формоизменения и анизотропия механических свойств материала заготовки. Таким образом, развитие теории и технологии проекционной ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок является актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с грантом Президента РФ на поддержку ведущих научных школ при выполнении научных исследований (грант № ШП-4190.2006.8), грантами РФФИ № 07-01-00041 (2007-2009 гг.) и № 10-08-97526 рцентра (2010 г.) и научно-технической программой Министерства образования и науки Российской Федерации «Развитие научного по

I 1 тенциала*) высшей-школьт (2009-2010 гг.)» и государственным: контрактом Министерства образования и науки Российской Федерации № 14.740.11.0038, а также рядом хоздоговорных работ с машиностроительными,предприятиями Российской Федерации:

Цель работы. Повышение эффективности процессов ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок и I повышение- качества конических деталей ответственного' назначения путем теоретического и экспериментального обоснования технологических режимов деформирования.

Методы исследования. Теоретические исследования процесса ротационной вытяжки конических деталей выполнены с применением основных положений механики деформируемого твердого тела и теории пластичности жесткопластического анизотропного тела. Анализ напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов операции ротационной вытяжки конических деталей осуществлен численно методом конечно-разностных соотношений с использованием ЭВМ путем совместного решения дифференциальных уравнений равновесия, условий пластичности и основных определяющих соотношений при заданных начальных и граничных условиях. Экспериментальные исследования выполнены с использованием современных испытательных машин и регистрирующей аппаратуры. Обработка опытных данных осуществлялась с применением методов математической статистики.

Автор защищает приближенные условия пластичности для трансверсально-изотропного тела в линейной форме для плоского напряженного, плоского деформированного и объемного напряженного и деформированного состояний заготовки с коэффициентами пропорциональности, которые существенно зависят от характеристик анизотропии;

- математическую модель проекционной ротационной вытяжки конических деталей из трансверсально-изотропного упрочняющегося материала с учетом^ локального очага пластической деформации; основные1 уравнениям и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояний заготовки, силовых режимов ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала, на основе которых разработан алгоритм расчета и программное обеспечение для ЭВМ;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований напряженного и деформированного состояний и силовых режимов, операции ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок;

- количественные закономерности влияния геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки и анизотропии механических свойств исходной заготовки на напряженное и деформированное состояния заготовки на участке изгиба и в зоне утонения заготовки, силовые режимы проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала;

- результаты экспериментальных исследований анизотропии механических свойств заготовок и изготавливаемой детали, результаты металлографических исследований детали;

- рекомендации, алгоритмы и пакеты прикладных программ для ЭВМ по расчету технологических параметров ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных заготовок;

- технологический процесс изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок, обеспечивающий эксплуатационные требования и снижение трудоемкости их изготовления.

Научная новизна: выявлены закономерности изменения напряженного и деформированного состояний, силовых режимов и формирования показателей качества деталей от технологических параметров, геометрии рабочего инструмента, размеров заготовки и детали, анизотропии механических свойств материала заготовки на основе разработанной математической модели операции ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из трансверсально-изотропного материала с учетом локального очага деформации и упрочнения материала.

Практическая значимость. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации и создано программное обеспечение для ЭВМ по расчету технологических параметров процесса проекционной ротационной вытяжки с утонением стенки конических деталей из анизотропных листовых заготовок.

Реализация работы. Результаты исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» различных типоразмеров методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок. Усовершенствованный технологический процесс ротационной вытяжки плоской заготовки принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» и обеспечивает увеличение коэффициента использования металла с 0,69 до 0,87; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза и изготовление деталей с заданными эксплуатационными характеристиками.

Результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на Международных молодежных научных конференциях «XXXIV - XXXV Гагаринские чтения», Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» (М.: МАТИ, 2008 г.), Международном научном симпозиуме «Автостроение 2009» (М.: МГТУ «МАМИ». 2009 г.), Международной научно-технической конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения (АПИР-14) (Тула: ТулГУ, 2009 г.), а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (2005-2010 гг.).

Публикации. Основные научные материалы проведенных исследований отражены в 6 статьях в центральной' печати и межвузовских сборниках научных трудов, входящих в «Перечень периодических научных и научно-технических изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых рекомендуется публикация основных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора наук», в 3 тезисах докладов Всероссийских и международных научно-технических конференций. Общее количество публикаций - 15. Общий объем - 4,9 печ. л., авторский вклад — 3,1 печ. л.

Автор выражает глубокую благодарность д.т.н., профессору С.С. Яковлеву и д.т.н., профессору С.П. Яковлеву за оказанную помощь при выполнении работы, критические замечания и рекомендации.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка использованных источников из 146 наименований, 3 приложений и включает 96 страниц машинописного текста, 102 рисунка и 6 таблиц. Общий объем - 208 страниц.

5.8. Основные результаты и выводы

1. Проведены исследования по выявлению рациональных режимов отрезки дисковых заготовок для ротационной вытяжки от прутка роликом с острой кромкой. Установлено, что для получения высокой чистоты поверхности и геометрической точности заготовки необходимо использовать отрезной ролик с возможно меньшим радиусом кромки; стойкость инструмента обусловлена прочностными свойствам материала, геометрией режущей кромки и режимами обработки. Показано, что уменьшение подачи ведет к образованию конусности торца прутка после отрезки заготовки, появляется отгибающей силы, разрушающей режущую кромку. Разрушение кромки проявляется в виде радиальных трещин длиной до 10 мм; увеличение подачи ведет к затягиванию режущей кромки внутрь торца прутка (обратный конус) и выкрашиванию участков металла кромки.

2. Выполнены экспериментальные исследования на сжатие образцов, вырезанные из медного (М1) прутка диаметром 60 мм. Установлено, что в неотожженном материале трудно разделить влияние неоднородности материала и анизотропии от влияния деформационного упрочнения предшествующей обработки. У отожженных образцов результаты испытаний стабилизируются. Выполнены экспериментальные исследования по одноосному растяжению пропорциональных образцов. Показано, что материал прутка транс-версально-изотропен.

3. Выполнены экспериментальные исследования анизотропии механических свойств материала изготовленной детали. Показано, что максимальное изменение механических свойств материала происходит в направлении 0 и 45 градусов в деталях, полученных из прутка и «листового» кружка, т. е. в направлении преобладающего течения материала. Несколько иной характер изменения механических свойств материала можно наблюдать на детали, полученной из квадрата. Очевидно, это можно объяснить тем, что накладывается дополнительная деформация от осадки квадрата в кружок, в результате чего происходит перераспределение механических свойств материала, особенно в направлении 45 градусов по отношению к направлению прокатки. Сравнение коэффициентов анизотропии детали, полученной из разных видов заготовок, свидетельствуют о том, что показатели анизотропии материала деталей, близки между собой, особенно в направлении 90 градусов по отношению к направлению прокатки. Сравнивая характер изменения механических характеристик материала деталей, полученных РВ из заготовок различной формы и полученных различными методами, можно отметить, что анизотропия, приобретенная в процессе РВ, преобладает над начальной анизотропией, которая практически не влияет на формирование механических свойств материала готовой детали.

4. Металлографическим исследованием установлено, что микроструктура металла в продольном сечении и поперечном сечении состоит из зерен меди 6.8 балла. Величина зерна 0,0391.0,0196 мм.

5. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических процессов, параметров рабочего инструмента и выбора схем проекционной ротационной вытяжки пустотелых конических деталей из анизотропного материала.

6. Результаты исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» различных типоразмеров методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок. Усовершенствованный технологический процесс ротационной вытяжки плоской заготовки принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» и обеспечивает увеличение коэффициента использования металла с 0,69 до 0,87; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза и изготовление деталей с заданными эксплуатационными характеристиками.

7. Отдельные материалы научных исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров по направлению 150400 «Технологические машины и оборудование» и инженеров, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением» и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа посвящена решению актуальной научной задачи, имеющей важное значение для автомобиле-, судо-, самолето-, ракетостроения, тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и заключающейся в теоретическом и экспериментальном обосновании технологических режимов деформирования анизотропных заготовок, обеспечивающих повышение эффективности операции проекционной ротационной вытяжки и качества конических деталей ответственного назначения.

В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие основные результаты и сделаны выводы:

1. Рассмотрено напряженное состояние оболочек при пластическом формоизменении инструментом произвольной формы. Толщина в зоне деформации переменная. Получены уравнения равновесия оболочек и листов переменной толщины.

2. Получены приближенные условия пластичности для трансверсально-изотропного тела в линейной форме для плоского напряженного, плоского деформированного и объемного напряженного и деформированного состояний заготовки с коэффициентами пропорциональности Уь У2 и Уз> которые существенно зависят от характеристик анизотропии. Эти условия пластичности вместе с уравнениями равновесия позволяют анализировать напряженное состояние заготовки в различных зонах очага деформации при ротационной вытяжке с утонением стенки конических деталей методом совместного решения приближенных условий пластичности с уравнениями равновесия для каждого участка очага деформации при граничных условиях в напряжениях.

3. Показано, что при ротационной вытяжке конических деталей из анизотропного материала необходимо оценивать коэффициентом нормальной анизотропии Я, сопротивлением материала пластическому деформированию, характеристикой анизотропии «с» и сопротивлением материала пластическому деформирования на сдвиг в плоскости меридионального сечения хЗХ2. Установлена связь между ними.

4. Разработана математическая модель проекционной ротационной вытяжки конических деталей из трансверсально-изотропного упрочняющегося материала с учетом локального очага пластической деформации. Получены основные уравнения и соотношения, необходимые для теоретического анализа напряженного и деформированного состояния заготовки, силовых режимов ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала, на основе которых разработан алгоритм расчета и программное обеспечение для ЭВМ, позволяющие оценить изменение исследуемых характеристик процесса от геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки и анизотропии механических свойств исходной заготовки.

5. Установлено влияние геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки и анизотропии механических свойств исходной заготовки на напряженное и деформированное состояния заготовки, силовые режимы проекционной ротационной вытяжки конических деталей из анизотропного материала.

6. Предложена приближенная методика учета упрочнения при ротационной вытяжке конических деталей из листовых анизотропных заготовок.

7. Установлено влияние геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки и характеристики анизотропии «с» в условиях плоского деформированного состояния на контактное напряжение р на участке изгиба:

- изменение величины угла образующей конуса детали 0 и относительной величины радиуса ролика не оказывает существенного влияния на величину контактного напряжения р на участке изгиба;

- при увеличении коэффициента утонения в 2 раза величина контактного напряжения р возрастает в 2 раза;

- интенсивность роста величины р существенно зависит от радиуса закругления ролика Я3 , с увеличением величины Я3 с 1 до 2 интенсивность роста относительного контактного напряжения р резко падает - в 4 раза;

- с увеличением угла охвата заготовки роликом ам величина относительного контактного напряжения р возрастает.

- увеличение характеристики анизотропии «с » с -0,3 до 0,3 приводит к росту относительной максимальной величины контактного напряжения р более чем в 1,5 раза.

8. Установлено влияние геометрических размеров заготовки и детали, технологических режимов обработки на напряженное состояние в зоне утонения. Показано, что с увеличением угла образующей конуса 9 на каждые 10° прирост величины относительного напряжения аф составляет 25.30 %; при увеличении Яр с 8,3 до 17,3 уменьшение составляет 30 %, а с дальнейшим ростом Яр (с 17,3 до 25) его влияние снижается; с увеличением коэффициента утонения е с 0,33 до 0,5 напряжения аф растут в 2 раза, при дальнейшем увеличении е с 0,5 до 0,67 увеличиваются уже до 4 раз. Изменение радиуса закругления ролика Я3 не влияет на величину стф . Установлено, что как в осевом, так и в поперечном сечении относительная величина ар имеют максимум (центр давления) в центре очага деформации - снижаясь к его краям; с увеличением угла образующей конуса 9 на 10° относительная величина <Тр снижается на 10. 15 %; изменение относительных величин радиуса ропикаЯр не оказывает влияния на величины и характер изменения относительных радиальных напряжений ар . Показано, что относительная величина радиального напряжения стр так же растут с ростом коэффициента утонения -на 10. 15 % при увеличении в с 0,33 до 0,5 и на 20.25 % при увеличении в с 0,5 до 0,67. Относительная величина радиального напряжения ар уменьшается на 20 % при увеличении Я^ с 1 до 2, а центр давления смещается ближе к входу в очаг деформации. Рост коэффициента анизотропии Я сопровождается увеличением относительной величины напряжения ар в зоне утонения на 10 %. Относительные величины осевого напряжения <з2 в осевом сечении имеют максимум на входе в очаг деформации и снижаются к выходу из него, в поперечном сечении их значения одинаковы при любом ср. С увеличением величины угла образующей конуса 0 на 10° величина напряжения о* растет на 10 %. Величины осевых напряжений ог зависят от изменения Яр только на входе в очаг деформации - на 5. 10 %, уменьшаясь с увеличением Яр . Установлено, что при увеличении коэффициента утонения е осевые напряжения растут - в 2 раза при увеличении 8 с 0,33 до 0,5 и на 50 % при увеличении 8 с 0,5 до 0,67. Относительные величины осевого напряжения а2 увеличиваются на 20 % с увеличением Яу на 0,5.

9. Составляющие силы Р2, Ря, Р1 при ротационной вытяжке конических деталей плавно растут (на 60.70 %) по мере перемещения ролика по образующей конуса при неизменных геометрических и технологических параметрах.

Установлено, что при увеличении угла наклона образующей конуса 0 к оси г с 30 до 45° значения всех составляющих силы растут, но с разной интенсивностью. Относительные значения осевой силы Р2 растут в 2 раза, радиальной Рк увеличиваются незначительно (до 10 %), значения тангенциальной Р{ растут более других - в 2.2,5 раза. Показано, что с изменением радиуса ролика Яр значения осевой составляющей Р2 не изменяются, значения радиальной составляющей Рк растут в 1,5 раза с увеличением Яр с 8,3 до 25, значения тангенциальной составляющей Р( снижаются в 2,5 раза.

Увеличение степени деформации 8 в 2 раза (с 0,33 до 0,67) влечет за собой интенсивное увеличение относительных величин всех составляющих силы РВ - осевой Р2 в 3 раза, радиальной Рк так же в 2,5.3 раза и наиболее интенсивный рост - тангенциальной составляющей Р( - в 4 раза. Изменение радиуса закругления ролика Щ с 1 до 2 мм оказывает влияние только на тангенциальную составляющую Р( - ее относительные значения увеличиваются на 50 %.

10. Проведены исследования влияния параметров анизотропии заготовки на силовые параметры процесса ротационной вытяжки конических деталей. Установлено, что с изменением характеристики «с» от -0,5 до 0,5 все составляющие сил снижаются, причем Рц и Р2 на 15 %, Р( на 10 %. Показано, что увеличение коэффициента анизотропии Я в установленных пределах сопровождается уменьшением относительных величин составляющих сил на 10%.

11. Проведены исследования по выявлению рациональных режимов отрезки дисковых заготовок для ротационной вытяжки от прутка роликом с острой кромкой. Установлено, что для получения высокой чистоты поверхности и геометрической точности заготовки необходимо использовать отрезной ролик с возможно меньшим радиусом кромки; стойкость инструмента обусловлена прочностными свойствам материала, геометрией режущей кромки и режимами обработки. Показано, что уменьшение подачи ведет к образованию конусности торца прутка после отрезки заготовки, появляется отгибающей силы, разрушающей режущую кромку. Разрушение кромки проявляется в виде радиальных трещин длиной до 10 мм; увеличение подачи ведет к затягиванию режущей кромки внутрь торца прутка (обратный конус) и выкрашиванию участков металла кромки.

12. Выполнены экспериментальные исследования на сжатие образцов, вырезанных из медного (М1) прутка диаметром 60 мм. Установлено, что в неотожженном материале трудно разделить влияние неоднородности материала и анизотропии от влияния деформационного упрочнения предшествующей обработки. У отожженных образцов результаты испытаний стабилизируются. Выполнены экспериментальные исследования по одноосному растяжению пропорциональных образцов. Показано, что материал прутка транс-версально-изотропен.

13. Выполнены экспериментальные исследования анизотропии механических свойств материала изготовленной детали. Показано, что максимальное изменение механических свойств материала происходит в направлении 0 и 45 градусов в деталях, полученных из прутка и «листового» кружка, т. е. в направлении преобладающего течения материала. Несколько иной характер изменения механических свойств материала можно наблюдать на детали, полученной из квадрата. Очевидно, это можно объяснить тем, что накладывается дополнительная деформация от осадки квадрата в кружок, в результате чего происходит перераспределение механических свойств материала, особенно в направлении 45 градусов по отношению к направлению прокатки. Сравнение коэффициентов анизотропии детали, полученной из разных видов заготовок, свидетельствуют о том, что показатели анизотропии материала деталей, близки между собой, особенно в направлении 90 градусов по отношению к направлению прокатки. Сравнивая характер изменения механических характеристик материала деталей, полученных РВ из заготовок различной формы и полученных различными методами, можно отметить, что анизотропия, приобретенная в процессе РВ, преобладает над начальной анизотропией, которая практически не влияет на формирование механических свойств материала готовой детали.

14. Металлографическим исследованием установлено, что микроструктура металла в продольном сечении и поперечном сечении состоит из зерен меди 6.8 балла. Величина зерна 0,0391.0,0196 мм.

15. На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований разработаны рекомендации по расчету технологических процессов, параметров рабочего инструмента и выбора схем проекционной ротационной вытяжки пустотелых конических деталей из анизотропного материала.

16. Результаты исследований использованы при совершенствовании существующего технологического процесса, инструмента и оснастки для изготовления пустотелых конических деталей типа «Конус» различных типоразмеров методом ротационной вытяжки из анизотропных заготовок. Усовершенствованный технологический процесс ротационной вытяжки плоской заготовки принят к внедрению в опытном производстве на ОАО «ТНИТИ» и обеспечивает увеличение коэффициента использования металла с 0,69 до 0,87; сокращение сроков подготовки производства новых изделий в 2 раза и изготовление деталей с заданными эксплуатационными характеристиками.

17. Результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке бакалавров направления 150400 «Технологические машины и оборудование» и студентов, обучающихся по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование» специальности 150201 «Машины и технология обработки металлов давлением», и включены в разделы лекционных курсов «Новые технологические процессы и оборудование», «Штамповка анизотропных материалов» и «Механика процессов пластического формоизменения», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов.

1. Адамеску P.A., Гельд П.В., Митюшков Е.А. Анизотропия физических свойств металлов. М.: Металлургия, 1985. 136 с.

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

3. Ашкенази Е.К. Анизотропия машиностроительных материалов. Л.: Машиностроение, 1969. 112 с.

4. Бакхауз Г. Анизотропия упрочнения. Теория в сопоставлении с экспериментом // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1976. № 6. С. 120- 129.

5. Баранов A.A., Вальтер А.И., Коротков В.А., Юдин Л.Г. Ротационная вытяжка оболочек: Монография. М., Тула: Машиностроение-1; Изд-во ТулГу, 2005 г. 280 с.

6. Баркая В.Ф. К расчету силовых параметров процессов ротационного выдавливания тонких оболочек // Труды Грузинского политехнического института, 1971. №3 (143). С. 163-177.

7. Баркая В.Ф. К теории расчета усилий и точности процессов ротационного формоизменения. // Труды Грузинского политехнического института, 1975. №1 (141). С. 173 177.

8. Баркая В.Ф. Разновидности процессов ротационного формообразования листовых металлов // Кузнечно-штамповочное производство, 1974. №5. С. 9-11.

9. Баркая В.Ф. Теоретические исследования силовых параметров процесса ротационного выдавливания // Труды Грузинского политехнического института, 1971. №8. (148). С.136 143.

10. Баркая В.Ф. Усилия при ротационном выдавливании тонких оболочек // Известия вузов. Машиностроение, 1971. №10. С. 166-170.

11. Баркая В.Ф., Колесников Ю.П., Миронов B.B. Исследование процесса ротационного формоизменения несимметричных оболочек // Труды Грузинского политехнического института, 1971. №3 (143). С. 178-188.

12. Баркая В.Ф., Рокотян С.Е., Рузанов Ф.И. Формоизменение листового металла. М.: Металлургия, 1976. 264 с.

13. Бастуй В.Н. К условию пластичности анизотропных тел // Прикладная механика / АН УССР. Ин-т механика. Киев: Наукова думка. 1977 №1. С. 104- 109.

14. Бебрис A.A. Устойчивость заготовки в формоизменяющих операциях листовой штамповки. Рига: Зинатне, 1978. 127 с.

15. Белов Е.А., Юдин Л.Г. Ротационная вытяжка на специализированном оборудовании // Ковка и штамповка: Справочник. Том 4. Листовая штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева; Ред. совет: Е.И. Семенов (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1987.1. С. 234-257.

16. Белов Е.А. К оценке усилий ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ. 1986. С. 105-113.

17. Белов Е.А., Полин В.В., Хитрый A.A. Обеспечение точности деталей при ротационной вытяжке с двухрядным расположением деформирующих роликов // Исследования в области пластичности и обработки металлов давлением. Тула: ТПИ. 1987. С. 99-101.

18. Богатов A.A. Механические свойства и модели разрушения металлов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2002. 329 с.

19. Богатов A.A., Мижирицкий О.И., Смирнов В. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.

20. Бутузов Е.А. Специальные виды штамповки. М.: Высшая школа, 1963.205 с.

21. Быковцев Г.И. О плоской деформации анизотропных идеально-пластических тел // Известия АН СССР. ОТН. Механика и машиностроение. 1963. №2. С. 66 74.

22. Вальтер А.И. Автоматизированная методика расчета процесса ротационной вытяжки цилиндрических деталей // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТулГУ. 1993. С. 103-111.

23. Вальтер А.И. Теоретическая оценка напряженно-деформированного состояния металла при ротационной вытяжке проецированием//Кузнечно-штамповочное производство. 1998. № 1. С. 3-4.

24. By Э.М. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред // Механика композиционных материалов / Пер. с англ. М.: Мир, 1978. С. 401 -491.

25. Геогджаев В.О. Волочение тонкостенных анизотропных труб сквозь коническую матрицу // Прикладная механика. 1968. Т.4. Вып. 2. С. 79 -83.

26. Головлев В.Д. Расчет процессов листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1974. 136 с.

27. Гредитор М.А. Давильные работы и ротационное выдавливание. М.: Машиностроение, 1971. 239 с.

28. Гречников Ф.В. Деформирование анизотропных материалов М.: Машиностроение, 1998. 446 с.

29. Данилов В.Л. К формулировке закона деформационного упрочнения // Известия АН СССР. Механика твердого тела. 1971. №6. С. 146 150.

30. Дель Г.Д. Технологическая механика. М.: Машиностроение, 1978. 174 с.

31. Дель Г.Д., Корольков В.И. Моделирование операций ротационной вытяжки с утонением // Кузнечно-штамповочное производство. 1996. №3. С. 23.

32. Джонсон В., Кудо X. Механика процессов выдавливания металлов. М.: Металлургия. 1965. 197 с.

33. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров. М.: Машиностроение, 1979. 567 с.

34. Драбик А.Н. Применение аналого-цифровых преобразователей при исследовании процессов ОМД // Лучшие научные работы студентов и аспирантов технологического факультета. Тула: Изд-во ТулГу, 2005. С. 6264.

35. Драбик А.Н. Ротационная вытяжка конических деталей из анизотропных материалов // XXXIV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2008. Том 1. С. 141-142.

36. Драбик А.Н. Технологические параметры ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Молодежный вестник политехнического института. Тула: ТулГУ, 2010. С. 99-101.

37. Драбик А.Н. Экспериментальное определение механических характеристик медного (М1) прутка // XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2009. Том 1. С. 200-201.

38. Драбик А.Н., Полухин Д.С. Ротационная вытяжка конических деталей из анизотропных материалов // XXXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция. Тезисы докладов. М.: МАТИ, 2009. Том 1. С. 201-202.

39. Драбик А.Н., Полухин Д.С. Технологические параметры ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Новые материалы и технологии". НМТ-2008. М.: МАТИ, 2008. С. 5-7.

40. Егоров М.И. Определение коэффициента поперечных деформаций листового проката с начальной анизотропией на цилиндрических образцах // Заводская лаборатория. 1988. №11. С. 79 82.

41. Елин К.Д. Давильные работы с утонением стенки. // Вестник машиностроения, 1963. №10.

42. Исследование параметров анизотропии в процессе ротационной вытяжки / А.И. Вальтер, Л.Г. Юдин, И.Ф. Кучин, В.Г. Смеликов // Исслед. в обл. пластичности и обраб. металлов давлением. Тула, ТПИ, 1986. С. 156 -160.

43. Калпакчиоглу С. Изучение способности металлов к силовой вы-давке // Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия В / Пер. с англ. М.: Иностранная литература. 1961. Т.83 №3. С.2-9.

44. Калпакчиоглу С. Максимальное утонение стенок при раскатке труб // Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия В. // Пер. с англ. М.: Иностранная литература. 1961. т. 83 №3.

45. Калпакчиоглу С. О механизме силовой выдавки // Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия в. / Пер. с англ. М.: Иностранная литература, 1961. Т. 83. №2. С.35-42.

46. Капарович В.Г. Производство деталей из труб обкаткой. М.: Машиностроение, 1978. 136 с.

47. Капорович В.Г. Обкатка металлоизделий в производстве. М.: Машиностроение, 1973. 166 с.

48. Кегг Л. Новый экспериментальный метод определения выдавли-ваемости металлов // Трубы американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия В. / Пер. с англ. М.: Иностранная литература. 1961. т.83. №2. С. 27-34.

49. Кобаяши С. Неустойчивость обычной токарной выдавки конусов // Труды американского общества инженеров механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия В. / Пер. с англ. М.: Иностранная литература. 1963. т.85. №1. С.52-57.

50. Кобаяши С., Холл И.К., Томсен Е.Ж. Теория силовой выдавки для конусов // Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия В. / Пер.с англ. М.: Иностранная литература. 1961. т.83 №3. С. 10-20.

51. Ковка и штамповка. Справочник в 4-х т. // Ред. совет: Е.И. Семенов и др. т. 4. Листовая штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение, 1987. 544 с.

52. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. Екатеринбург: Уральский государственный технический университет (УПИ), 2001. 836 с.

53. Колмогоров В.Л. Напряжение деформации, разрушение. М.: Металлургия, 1970. 229 с.

54. Колмогоров В.Л., Мигачев Б.А., Бурдуковский В.Г. Феноменологическая модель накопления повреждений и разрушения при различных условиях нагружения. Екатеринбург: УрОРАМ, 1994. 104 с.

55. Колпакчиоглу С.О. Максимальное утонение стенок при раскатке труб // Труды американского общества инженеров-механиков. Серия В. Конструирование и технология машиностроения / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. 1964. №1. С. 56-62.

56. Кононенко В.Г. О пластической деформации и наклёпе стенок выдавливаемых оболочек // Известия вузов. Машиностроение. 1970. № 12. С. 35-37.

57. Кононенко В.Г., Могильный Н.И. Автоматизированная токарно-давильная обработка. М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1969. №12-68-15. 54 с.

58. Кононенко В.Г., Могильный Н.И. Современное состояние и перспективы развития токарно-давильной обработки // Обработка металлов давлением. Харьков: ХГУ, 1974 №10. С. 3 4.

59. Кориев М.В., Батурин А.И. Ротационная вытяжка обечайки двухкомпонентного алюминиевого автомобильного колеса // Технология легких сплавов, 2000. №4. С. 29-31.

60. Королев В.Н. Ротационная вытяжка тонкостенных деталей из молибдена на токарно-давильных станках // Листовая штамповка молибдена и его сплавов в приборостроении. М.: Машиностроение, 1977. 146 с.

61. Корольков В.И. Моделирование деформированного состояния заготовки при ротационной вытяжке без предметного утонения // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2001. №7. С. 40-44.

62. Лавров А.Ф., Яковлев С.С., Драбик А.Н. Применение процессов ротационной вытяжки для изготовления осесимметричных деталей // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. - 2008. - Вып. 2.-С. 139-143.

63. Лавров А.Ф., Яковлев С.С., Драбик А.Н. Применение процессов ротационной вытяжки для изготовления осесимметричных деталей // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. - 2009. - Вып. 2. -Часть 1. - С. 139-144.

64. Маркин A.A., Яковлев С.С. Влияние вращения главных осей ор-тотропии на процессы деформирования анизотропных, идеально-пластических материалов // Механика твердого тела. 1996. №1. С. 66 69.

65. Маркин A.A., Яковлев С.С., Здор Г.Н. Пластическое деформирование ортотропного анизотропно-упрочняющегося слоя // Вести АН Бела-руссии. Технические науки. Минск. 1994. №4. С. 3 8.

66. Могильный Н.И. Ротационная вытяжка оболочковых деталей на станках. М.: Машиностроение. 1983 192 с.

67. Могильный Н.И. Технологические возможности и технико-экономическая эффективность автоматизированных токарно-давильных процессов // Технология и организация производства, 1971. №6. С. 12-14.

68. Могильный Н.И., Григорьев П.Ф. Тепловое выдавливание на станках оболочковых деталей из нержавеющей стали // Кузнечно-штамповочное производство, 1976. №9. С. 18-21.

69. Могильный Н.И., Моисеев В.М. Исследование энергосиловых параметров ротационной вытяжки оболочек. // Кузнечно-штамповочное производство, 1979. №2. С. 18-21.

70. Нечепуренко Ю.Г., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Глубокая вытяжка цилиндрических изделий из анизотропного материала. Тула: ТулГУ, 2000. 195 с.

71. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. М.: Машиностроение, 1983. 200 с.

72. Огородников В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением. Киев: Вища школа, 1983. 175 с.

73. Попов Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1977. 278 с.

74. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 480 с.

75. Прогрессивные технологические процессы холодной штамповки / Ф.В. Гречников, А.М. Дмитриев, В.Д. Кухарь и др. / Под ред. А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1985. 184 с.

76. Производство изделия из тугоплавких металлов и сплавов / Пер. с англ. под ред. Н.И. Корнеева и Б.Л. Арабеля. М.: Мир, 1968.

77. Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке. Л.: Машиностроение, 1979. 540 с.

78. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. 608 с.

79. Сортез Н.С., Кобаяси Ш., Томсен Э. Механизм обычной раскатки // Труды американского общества инженеров-механиков. Конструирование и технология машиностроения. Серия В. / Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит. 1963. Т.85. №4. С.33-38.

80. Степанский Л.Г. Расчеты процессов обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1979. 215 с.

81. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

82. Сулиман М.Г., Коробова Н.В. Влияние технологических и конструкторских факторов на точность размеров тонкостенных оболочек получаемых ротационным выдавливанием // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2000. № 12. С. 6-7.

83. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, B.JI. Колмогоров и др. / Под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.

84. Томасетт Э. Силы и предельные деформации при раскатке цилиндрических осесимметричных тел из алюминия. Т. 1 М.: ВИНИТИ, 1969. 125 с.

85. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов / Пер. с англ. под редакцией Е.П. Унксова. М.: Машиностроение, 1969. 503 с.

86. Трегубов В.И. Ротационная вытяжка с утонением стенки цилиндрических деталей из труб на специализированном оборудовании. Тула: ТулГУ, Тульский полиграфист, 2002. 148 с.

87. Уик Ч. Обработка металлов без снятия стружки. М.: Мир. 1966.326 с.

88. Хилл Р. Математическая теория пластичности. М.: ГИТТЛ, 1956.408 с.

89. Чумадин A.C. Ротационная вытяжка // Справочник М.: МАИ, 1999. 290 с.

90. Шевелев В.В., Яковлев С.П. Анизотропия листовых материалов и ее влияние на вытяжку. М.: Машиностроение, 1972. 136 с.

91. Юдин Л.Г., Коротков В.А., Борисов В.В. Определение площади контактной поверхности при ротационной вытяжке // Известия ТулГУ. Серия Машиностроение. Выпуск 7. Тула: ТулГУ, 2002. С. 180-186.

92. Юдин JI.Г., Коротков В.А., Горюнова H.A. Исследование процесса многооперационной ротационной вытяжки без утонения стенки // Куз-нечно-штамповочное производство.1999. №12. С.6-9.

93. Юдин Л.Г., Коротков В.А., Горюнова H.A. Предельные возможности формоизменения при ротационной вытяжке без утонения стенки // Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Тула: ТулГУ, «Гриф», 2000. С. 68-72.

94. Юдин Л.Г., Хитрый A.A., Белов Е.А. К вопросу интенсификации процесса ротационной вытяжки тонкостенных осесимметричных оболочек // Исследования в области теории, технологии и оборудования штамповочного производства. Тула: ТПИ, 1991. С. 15-20.

95. Юдин Л.Г., Яковлев С.П. Ротационная вытяжка цилиндрических оболочек. М.: Машиностроение, 1984. 128 с.

96. Яковлев С.П., Вальтер А.И., Драбик А.Н. Изменение коэффициента анизотропии в процессе ротационной вытяжки конических деталей // Вестник ТулГУ. Автоматизация: проблемы, идеи, решения. Тула; ТулГУ, 2009. Часть II. С. 16-21.

97. Яковлев С.П., Драбик А.Н., Яковлев С.С. Силовые режимы ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2010. Вып. 1. С.37-44.

98. Яковлев С.П., Кухарь В.Д. Штамповка анизотропных заготовок. -М.: Машиностроение, 1986. 136 с.

99. Яковлев С.П., Яковлев С.С., Андрейченко В.А. Обработка давлением анизотропных материалов. Кишинев: Квант, 1997. 331 с.

100. Яковлев С.С., Драбик А.Н. Подход к анализу операции ротационной вытяжки конических деталей из анизотропных материалов // Известия ТулГУ. Серия. Технические науки. Тула: Изд-во ТулГУ. 2009. Вып. 3. С. 131-136.

101. Яковлев С.С., Трегубов В.И., Яковлев С.П. Ротационная вытяжка с утонением стенки осесимметричных деталей из анизотропных трубных заготовок на специализированном оборудовании. М.: Машиностроение, 2009. 265 с.

102. Ястребов В.Ф., Бородин Н.М. Определение силовых параметров процесса ротационного выдавливания // Обработка металлов давлением в машиностроении. Харьков: ХГУ. 1972. Вып.2. С. 25 -34.

103. Avitzur В., Yang С.Т. Analysis of Power Spinning of Cones. // Trans. ASME, Series В., J. Eng. Ind., 1960. 82. P. 231 - 245.

104. Boucher R., Faucher G., Piriou I. Points de vue actuels sur les tech-nigues de floutournage // Mecanigue electricite, 1967. 50. №214. c. 42.

105. Carrino L., Giuliano G., Strano M. The effect of the punch radius in dieless incremental forming. // In: Proceedings of the international Deep Drawing Research Group, Germany, 2004.

106. Chen M.D., Forecast of shear spinning force and surface roughness of spun cones by employing regression analysis. // International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2001, №41. P. 1721-1734.

107. Collins H.W. Shear spinning // Machinery (USA). 70. 1963. №2, 3.

108. Daugherty J. Shear Spinning of jet shaft trims material cost // Machinery (USA), 1962. 68 № 11. P.59-64.

109. Fekete J. Chipless combination cuts missile cost // Production, 1960. 46. №1.

110. Grimmins P.P., Heimlich C.W. Spinning of refractory alloys // Metal Progress, 1962. 82. №6.

111. Groche P., Scafer R. Analysis of the geometrical tolerances and surface roughness of the spinning process. // Institute for Production Engineering and Forming Machines, Darmstadt. Internet: www.bias.de/ Publikationen/ Buecher/ Band24/ Groche.pdf.

112. Hayama Masujiro, Amano Tomio. Experiments on the Mechanism of shear Spinning of Cones. // vol. 16 no 172. 1975 №5. P.371-378.

113. Hayama Masujiro, Muroto Tadao. Experimental study of shear spinning//Bull. ISME, 1965. 8 №31. P. 541-551.

114. Hayama Masujiro. Analysis of working Forces in Shear Spinning of Cones //vol. 16 no 175. 1975. №8. P.627-635.

115. Jacob H. Die Bedeutung des Fbie B druckens // Fertigungs technik und Betrieb, 1962. 11. №3. S. 158-162.

116. Japka J.E., Hoppin G.S. Shear forming of tungsten // Metals Engineering Quarterly, 1962. 2. №3.

117. Jcob H. Erfahrungen bein Flie Barucken zylindrischer Werkstucke // Fertigungs technik und Betrieb, 1961. 11. №3. P. 118-124.

118. Jurkovic M., Jurkovic Z., Mahmic M. Analysis and modeling of spinning process without wall-thickness reduction. // METABK 2006, №45 (4). P. 307-312.

119. Kalpakcioglu S. An application of theory to an Engineering problem power spinning//Fundamental. Deformation Process. Syracust: Univ. Press. 1964. P. 211 219.

120. Kienzle O. Entwicklungslinien der Werkzeugmaschinen der Umformtechnik// Werkstattstechnik, 1959. №49. P. 479-489.

121. Kobayashi S., Thomsen E.G. Theory of spin Forging. // CIRP An-nalen, 1961-1962. 10. №2. P. 114 123.

122. Kroger H. Projiezier Streckdrucken. // Bander Bleche Rohre, 1961.4.

123. Lu X., Zhang S., Hou H., Li J., Zhou L. Three dimensional FE analysis on flange bending for TC4 alloy during Shear Spinning. // J. Mater. Sei. Tech-nol, 2006, №6, Vol. 22 P. 855 859.

124. Machenschalk R. Das Fliebrucken hochschmelzen der Mettale. // Technische Rundschau, 1964. 56. №38. P. 211-234.

125. Mlcoch K. Tvareni materiali tlacenim s redukei // Strojirenstvi, 1966. 16. №2.

126. Muller G. Dem Fliebdrucken eine breitere Anwendung // Mettallver -arbeitung, 1964. 18. № 6.

127. Najuch H. Wertchaftliche Fertigung rotations. Symmetrischer Hohlteile mit Druck-und-Flie B druck-maschinen // Maschinenbau, 1964. 13. №12.

128. Oiszak W., Urbanovski W. The Generalised Distortion Energy in the Theory of Anisotropie Bodies // Bull. Acad. Polon. Sei. cl. IV. vol. 5. №1. 1957. P. 29-45.

129. Paulton R.A., Colding B.N. Two New Industrial Processes for Plastic Deformation of Metals // Proc. Cong. Technol. Eng. Manuf.-Inst. Mech. EngrsiLondon. 1958. March. P. 54-62.

130. Paunoiu V., Gheorghies C., Nicoara D. Considerations regarding the modifications of the material superficial layer during the flow forming process. // The annals of university «Dunarea de jos» of GALATI Fascicle VIII, Tribology, 2003.

131. Puigjaner J. Ha conformacion por estirado para obtencion de caberac conicas //Deformacion metalica, 1983. №87. P. 56-58.

132. Reichel H. Uber das Walzdrucken kegelfor miger Werkstucke aus Aluminium it Fertigungstechnik. 1958. 8. №5. P. 181-184.

133. Schroder P. Einsatzmoglichkeiten moderner Druckmaschinen. // Blech, 1961. 8. №8, 10. 1962. 9. №1, 2, 3, 4, 5, 6, 9.

134. Strano M., Ruggiero M., Carrino L. Representation of forming limits for negative incremental forming of thin sheet metals. // Proceedings of the international deep drawing research Group, Germany, 2004.

135. Sugarova J., Sugar P., Research study of strain distribution throughout the part after metal spinning operational. // Annals of DAAAM for 2002 & Proceedings of the 13th International DAAAM Symphosium. Viena: TU. P. 545 -546.

136. Wagoner R.H., Chenot J.L., Fundamentals of Metal forming. John Wiley & Sons, 1996.

137. West. Mach. and Steel World. 1962. 53. №4.

138. Wong C., Dean T., Lin J. A review of spinning, shear forming and flow forming processes. // International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2003, №43. P. 1419- 1435.

139. Wu M.C., Yeh W.C. Some Considerations in the Endochronic Description of Anisotropic Hardening // Acta. Mech. 1987. 69. №1. P. 59 76.

140. Wu M.C., Hong H.K., Shiao Y.P. Anisotropic plasticity with application to sheet metals // Int. J. Mech. Sci. 1999. 41, №6. P. 703 724.