Телефон:+7 (495) 268-02-32  E-mail:[email protected]

КОЛЛЕКЦИЯ АРТ

 

КОЛЛЕКЦИЯ МОДЕРН

 

КОЛЛЕКЦИЯ КЛАССИКА

 

КОЛЛЕКЦИЯ КАНТРИ

 

встраиваемые вытяжки

 

КОМПЛЕКТУЮЩИЕ

 

Ротационная вытяжка траектория на чпу


Давильно-раскатной станок с ЧПУ: особенности, плюсы, классификация

Давильно-раскатные станки с числовым программным управлением – оборудование, используемое для обработки листовых металлических заготовок. Давильно-обкатная обработка ролика – современный способ, осуществляемый на давильно-раскатных станках с ЧПУ.

Данный способ предполагает использование устройств, имеющих гидравлические и электрогидравлические поддерживающие части металлорежущего устройства. Они перемещают давильные ролики, являющиеся основными инструментами при переработке деталей.

Что такое ротационная вытяжка

Способ переработки металлических изделий листового типа, при котором объемная деталь превращается в полую с осесимметричным внешним видом, имеет название ротационная вытяжка. Она предполагает существенную деформацию и утонение стенок запчастей. Этот способ обработки металла листового типа вытяжкой имеет древние корни. В современной манипуляции стальных заготовок он осуществляется давильно-раскатном станком.

Используя метод ротационной вытяжки, эти устройства способны производить принадлежности хозяйственного использования со стенками небольшой толщины и сложными формами. Комплекс таких приборов представлен:

С их помощью осуществляется изготовление комплектующих, благодаря которым производятся:

Классификация станкового оборудования с ЧПУ

Давильно-ротационная вытяжка имеет множество свойств и функций токарных аналогов В отличие от них, давильно-ротационные устройства обладают более высокой скоростью работы. Приборы этого вида бывают трех типов:

Ротационная вытяжка сопровождается дополнительными действиями, такие как прокатка, эспандирование и сварка. Раскатный станок способен как изготовить раскатным способом цельную деталь, так и закончить вытяжку и производство запчастей, изготовленных при помощи другого оборудования. Наиболее востребованными изделиями данного рода, к примеру, являются трубчатые запчасти, имеющие различную комбинацию сечения.

Станки могут быть использованы не только для обработки металлических деталей, но и медных, имеющих коническую форму. Преимущество приборов с ЧПУ – менее трудоемкий процесс, чем на прессах. Современные технологии позволяют наблюдать за работой устройств удаленно. В качестве основного сырья для работы на давильно-ротационном станке используются круглые металлические пластины.

Но приборы способны справиться и с заготовками, имеющими более сложную геометрическую форму. Дополнительными методами работы с продуктом являются круговая и гидрообразивная резка. Примеры плазменного и лазерного раскроя в данном случае менее эффективны, поскольку способны повысить температуру, которая изменит пластические качества запчасти.

Преимущества станков данного типа

Все виды давильно-ротационных станков имеют одинаковый принцип использования. Роликовый инструмент используется наиболее часто. При работе с данным оборудованием имеется возможность производить уникальные запчасти сложной формы, одновременно осуществляя оснащение. Оснащение станка осуществляются по низкой цене. При других видах манипуляции металла цена на оснастку будет значительно выше.

Читайте также:  Фрикционные вкладыши

Среди основных преимуществ агрегатов с наличием ротационной вытяжки выделяются:

Модели станков с ЧПУ имеют высокий показатель производительности. Благодаря числовому программному управлению они обладают автоматическим режимом производства. Пользуясь таким станком, можно обеспечить себя целым рядом преимуществ. Одним из них является наличие двух инструментальных роликов, которые оказывают одновременное увеличенное усилие давления.

Комплектация вышеуказанных моделей состоит из примеров:

Толщина алюминиевых заготовок для обработки должна составлять от 0,6 до 4 миллиметров. Для стальных заготовок – от 0,6 до 2,5 миллиметров. Для заготовок из коррозиизносостойкой стали – от 0,6 до 1,5 миллиметров. Указанные характеристики актуальны исключительно для оригинальных моделей.

vseochpu.ru

Ротационная вытяжка металла на заказ

Ротационная вытяжка металла – это очень распространенный способ обработки металлических изделий. Процесс растяжения происходит в несколько этапов и имеет несколько основных нюансов.

Виды ротационной вытяжки и особенности обработки

Для создания разного вида продуктов, используют несколько видов обработки:

·поступенчатое формирование;

·одномоментное;

·комбинированное.

При поступенчатой обработке на вал накладывается круглый лист металла. С помощью ротационного валика токарь придает ему необходимую форму. Для того чтобы инструмент зафиксировать в нужном положении, он помещается в специальные отверстия - пазы. При соприкосновении валика с металлом создается давление в радиальной и продольной плоскостях. Движение осуществляется по сложной траектории (вперед и назад).

Одномоментная вытяжка – это метод, когда формирование необходимой конструкции происходит по простой кривой, строго вперед. Этот процесс чаще используется при аппаратной обработке. Качество и точность полученных изделий получается намного выше.

Это внешние методы обработки металла. Для расширения размера внутренней полости изделия используют валики внутреннего воздействия. Они помещаются внутрь, и по ходу вращения изменят размер отверстия.

Возможности ротационной вытяжки

Производство качественной роторной вытяжки металла требует большого количества профессиональной техники и высокопрофессионального обслуживающего персонала. Фирма «ПроТочка» занимается всеми видами обработки металлов. Благодаря постоянному развитию, повышению технологической составляющей, детали, изделия, запчасти можно получить за рекордно быстрые сроки. Если есть образец и необходимо сделать его копию - не вопрос. В наличии чертежи или эскизы, готовый продукт не заставит себя долго ждать.

Компания «ПроТочка» предлагает много вариантов услуг ротационной вытяжки металла на заказ. Это черновая вытяжка или работа со сложным обрамлением деталей. Чтобы рассчитать приблизительную стоимость заказа или получить бесплатную консультацию, достаточно просто позвонить на контактную линию или связаться со специалистами по электронной почте.

www.protochka.su

Формообразование многоходовой ротационной вытяжкой оболочковых деталей летательного аппарата на станках с числовым программным управлением

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

05.07.02 - проектирование, конструкция и производство

летательных аппаратов

ФОРМООБРАЗОВАНИЕ МНОГОХОДОВОЙ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКОЙ ОБОЛОЧКОВЫХ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА НА СТАНКАХ С ЧПУ

РАНЖУС ХАСАН

Казань 2011

Общая характеристика работы

Актуальность

Оболочковые детали, изготовленные из листового металла, имеют распространение в конструкциях вертолетов, самолетов, других летательных аппаратов, а также в различных изделиях машиностроения, бытовой техники. Изготавливаются такие детали преимущественно вытяжкой на прессах. Характерным для этих процессов является многопереходность и необходимость для каждого перехода дорогостоящего штампа.

В самолетостроении, вертолетостроении и в других случаях, когда производство характеризуется мелкосерийностью, наиболее оптимальным по затратам является использование ротационной вытяжки. Для этого процесса характерной особенностью является простота оснастки. Однако при глубокой вытяжке процесс является многопереходным с затратами на каждом переходе.

В работе предлагается многоходовая ротационная вытяжка, сокращающая количество переходов и число специалистов, с уникальными возможностями, которые в процессе формообразования могут управлять режимами.

Появление станков с ЧПУ для ротационного формообразования позволяет реализовать довольно многочисленные и повторяемые движения роликаинструмента, однако необходимо знать предельные значения перемещений инструмента за один ход и режимы обработки.

Ограничивающим фактором при формообразовании из листового металла оболочковых деталей является потеря устойчивости фланца и образование гофров, которые могут привести к браку детали, а также разрушение детали в зоне контакта с роликом. Поэтому для правильного проектирования процесса многоходовой ротационной вытяжки необходимо знать напряженнодеформированное состояние в различных зонах заготовки при формообразовании, чтобы квалифицированно проектировать этот процесс.

Целью работы является разработка рекомендаций по определению параметров процесса многоходовой ротационной вытяжки полых осесимметричных деталей из листового металла на станках с ЧПУ и интенсификация этого процесса.

Научная новизна

1. В представленной работе впервые выполнен анализ процесса многоходовой ротационной вытяжки с учетом напряженнодеформированного состояния и растягивающих усилий, возникающих при деформировании, а также получены аналитические зависимости, позволяющие определить режимы обработки и сократить количество переходов.

2. Проведено расчетно-экспериментальное исследование состояния фланца, при котором происходит потеря устойчивости, препятствующая дальнейшему процессу формообразования.

3. Экспериментально получены критические значения углов перемещения формующего ролика, подтверждающие расчетные значения.

Практическая ценность

1. Разработана методика расчета напряженнодеформированного состояния заготовки при многоходовой ротационной вытяжке.

2. Выработаны технологические рекомендации по проектированию многоходовой ротационной вытяжки, позволяющие исключить брак детали при формообразовании.

3. Результаты исследований позволяют снизить затраты средств и времени на подготовку производства изготовления оболочковых деталей из листовых материалов на токарных станках с ЧПУ.

Апробация и реализация результатов работы

Основные положения, выводы и результаты диссертационной работы докладывались на XXII Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (Казань, Казанское высшее военное командное училище (военный институт)), на V Международной научнопрактической конференции «Современные технологии - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения». «Авиакосмические технологии и оборудование» (Казань, КГТУ им. А.Н.Туполева, 2010), на VI Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (АНТЭ, 2011). В полном объеме работа была доложена в отделе перспективных технологий ОАО «КНИАТ» и на расширенном заседании кафедры «Информационные технологии и менеджмент в машиностроении» КНИТУ им. А.Н. Туполева.

Публикации

По результатам исследований, выполненных в диссертации, опубликовано 6 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 4 статьи и тезисы в других изданиях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 100 названий и приложения. Объем работы 146 страниц машинописного текста, в том числе 56 рисунков и 6 таблиц.

На защиту выносятся:

- анализ напряженнодеформированного состояния заготовки при многоходовой ротационной вытяжке цилиндрической детали;

- результаты экспериментальных исследований процесса ротационной вытяжки осесимметричных оболочковых деталей;

- численное исследование геометрически нелинейного деформирования фланцевого элемента детали.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность и важность вопросов, рассматриваемых в диссертации, формулируется цель работы.

В первой главе рассмотрены перспективы применения давильных станков с ЧПУ при изготовлении оболочковых деталей летательных аппаратов (рис. 1). В области разработки технологии изготовления оболочковых деталей и методов расчета параметров ротационного формообразования их листового металла отмечены работы отечественных и зарубежных авторов: В.Ф. Баркая, М.А. Гредитора, В.Г. Капоровича, Ю.П. Катаева, М.И. Лысова, Н.И. Могильного, В.Н. Королева, Ч. Уик, Э. Томсена, С. Кобояши, Ч. Янга, Л.Г. Юдина, А.С. Молиничева, В.А. Короткова, С.С. Яковлева, В.И. Трегубова, В.И. Ершова, Е. Finkkertstein, С.М. Packham, А.К. Winkel.

Рис. 1. Формы полых осесимметричных изделий, получаемых ротационной вытяжкой

ротационный вытяжка осесимметричный металл

Проведенный анализ технологий современного авиационного производства показал, что формообразование из листовых материалов оболочковых деталей, имеющих форму тел вращения, осуществляется штамповкой на прессах, штамповкой эластичной или жидкостной матрицей, с использованием высокоэнергетических методов (штамповка энергией взрыва, электромагнитное и электрогидроимпульсное формование), на ротационном оборудовании.

Одним из основных методов формообразования деталей, имеющих форму тел вращения из листовых материалов, является ротационная вытяжка. Этим способом изготавливают объемные тонкостенные детали типа тел вращения: цилиндрические, ступенчатые детали, конические детали; сферические и куполообразные детали с выпуклой и вогнутой наружными поверхностями. Указанные детали могут быть с плоским, сферическим и коническим дном, с фланцем и без фланца (см. рис. 1).

Ротационную вытяжку (РВ) применяют для изготовления деталей диаметром от нескольких миллиметров до 6 м и толщиной от десятых долей миллиметра до 75 мм из алюминия и до 38 мм из стали. При использовании различных методов нагрева толщина заготовок может быть еще больше. За последние годы РВ стала особо важным способом изготовления деталей из никеля, вольфрама, молибдена, ниобия, тантала, титана и их сплавов.

Производительность процессов РВ зависит от ряда факторов: степени деформации, продольной подачи, скорости обработки, геометрии и формы давильных элементов, числа давильных элементов.

Способ формообразования деталей ротационной вытяжкой, главным образом, распространен в авиационной, ракетной и атомной промышленности, где он применяется для производства корпусов ракет, деталей авиационных двигателей и т.д. Это обусловлено характеристиками самого процесса: высокой точностью, возможностью деформирования малопластичных материалов, повышением механических свойств, высоким коэффициентом использования материала, малым сроком подготовки производства и вследствие локальности зоны деформации относительно низкими величинами усилий, необходимых для формообразования. Детали изготавливаются из алюминиевых сплавов марок АМцАМ, Д14AM, АД1М, АДОМ, из сталей марок 08КП, Х18Н10Т, латуни марки Л62М, меди марки МЗМ, процесс автоматизированной ротационной вытяжки экономически оправдан при изготовлении деталей в единичном, мелкосерийном и серийном производствах, которые характерны для авиационной промышленности.

Статистические данные показывает, что стоимость оснащения для производства РВ составляет 5-10% стоимости штампов, а расход металла в 5-8 раз меньше, чем для изготовления штампов для тех же операций. При внедрении РВ сроки подготовки производства сокращаются в 10-15 раз и более по сравнению со сроками подготовки производства холодной штамповки.

Время для наладки автоматизированных токарнодавильных станков (установка копиров, оправки, инструмента, прижимов, переключение скоростей, подач и регулирование следящей системы) составляет 20-30 минут в зависимости от конфигурации детали, сложности системы автоматического управления, размеров, типа станка и выполняемых операций.

Эффективность РВ также повышается при использовании многоходовой операции. Однако это требует высокой квалификации исполнения или квалифицированно составленной программы для станков с ЧПУ. Для разработки программ многоходовой РВ необходимо знать параметры (траектории перемещения инструмента (роликов), исключающие образование гофров на фланце формообразуемой детали).

В завершающей части главы сформулированы задачи, которые необходимо решить, чтобы разработать рекомендации для разработки программ обработки РВ на станках с ЧПУ, исключающие разрушение и образование гофров.

Во второй главе рассмотрено напряженнодеформированное состояние заготовки при многоходовой ротационной вытяжке.

В процессе ротационной многоходовой вытяжки (рис. 2) выделяется пять зон зоготовки.

Зона 1 - донная часть, которая зафиксирована прижимом на оправке и практически не претерпевает пластических деформаций, так как усилие прижима относительно небольшое, а растягивающему усилию за счет деформаций в зоне 2 подвергается только кольцевое сечение на границе зон.

Зона 2 - участок перехода от донной части к цилиндрической с радиусом оправки Ron. В этой зоне заготовка претерпевает упругопластические деформации за счет изгиба-отбортовки относительно участка закругления оправки и деформации растяжения в тангенциальном направлении относительно нейтральной оси изгиба за счет уменьшения радиуса фланца. Заготовка на этом участке также подвергается сжатию в тангенциальном направлении.

Зона 3 - цилиндрический участок заготовки, в котором находится уже отформованная часть детали.

Зона 4 - участок заготовки, контактирующий с давильным роликом, т.е. изгибающийся относительно радиуса закругления Rрол давильного ролика. Изгибу подвергается участок заготовки, который уже был деформирован на фланцевом участке, т.е. имел определенное напряженнодеформированное состояние: в отношении плоскости изгиба действуют напряжения растяжения и, таким образом, в зоне 4 элемент заготовки деформируется приложением изгибающих и растягивающих усилий. С учетом этих напряжений и образуется стенка детали.

Рис. 2. Характерные зоны заготовки при формообразовании и их напряженно-деформированное состояние

Зона 5 - фланец, который от перехода к переходу изменяет свой наклон. Материал этой зоны является исходным для зон 2-4. За счет наклона фланца напряжение сжатия в тангенциальном направлении имеет меньшее значение, что благоприятно сказывается на возможности процесса из-за перемещения границы потери устойчивости и образования гофра.

Схема напряженно-деформированного состояния с определенными допущениями может быть представлена в виде, изображенном на рис. 2. Здесь приведены обозначения характерных точек зон 2-5 соответственно на плоской заготовке и на детали. Значения радиусов Rb, Rc, Rd, Re, Rf, Rg, Rh, R1 находятся из условия равенства площадей заготовки до и после деформирования.

Как уже отмечалось, в зоне 1 деформации и напряжения принимают равными нулю.

В зоне 2 в окружном направлении действуют напряжения сжатия, величина которых по контуру переменна и определяется в соответствии с деформациями сжатия еи, вычисляемыми из условия сохранения площади поверхности заготовки, при S0 = const:

Для установления характера распределения деформации по заготовке рассмотрим положение детали при ротационной вытяжке.

С учетом принятых обозначений записана формула для расчета окружных деформаций:

Деформации растяжения по контуру радиуса Ron1 равны:

Деформации от изгиба, сопровождающиеся растяжениями, переменны по толщине и определяются (см. рис. 2, вид А) по формуле:

Для определения величин напряжений воспользуемся выражениями, учитывающими характер нагружения по схеме изгибрастяжение, полученными при степенной аппроксимации истинной кривой зависимости у - е, предложенными в работах профессора М.И. Лысова.

Зона 3 (участок СґEґ): в этой зоне выделена точка Dґ

Деформация в окружном направлении записана выражением:

Деформации вдоль направляющей оправки равны:

Для участков СґEґ при lґ = nДl, где n равно числу переходов, деформации будут иметь следующие выражения:

При ротационном формообразовании зоны 4 и 5 являются определяющими при расчетах количества переходов (см. рис. 2). Зоной 5 является фланцевая часть заготовки, которая в процессе ротационного формообразования приобретает коническую форму. Зона 4 является очагом деформирования заготовки на радиусе закругления давильного ролика.

Сначала рассмотрено напряженнодеформированное состояние конической части заготовки (зона 5). Выделены две плоскости 1 и 2 (рис. 3), проходящие через ось вращения детали, расположенные по отношению друг к другу под углом dб, элемент деформированной заготовки, тогда угол на конической части заготовки между этими плоскостями будет dи.

Угол в - это угол, который находится в основании конуса. В плоском фланце в = 0, cos в = 1. В цилиндрической детали , cos в = 0.

Рис. 3. Взаимосвязь между геометрией конуса и геометрией плоского фланца

Из рис. 3 следует, что в процессе деформирования произвольная линия ef на плоской заготовке займет положение gh. На конической части фланца радиус og = r вычисляется из соотношения:

где с - радиус линии ef на плоском фланце; rg - радиус детали; l - длина отформованного участка заготовки.

Угол в может быть определен по приближенному соотношению:

где l0 - полная длина образующей детали.

Уравнение равновесия дифференциального малого элемента (см. рис. 3)

равно:

При идеальной пластичности уравнение принимает вид:

Радиальное напряжение выражают формулой:

где rн - радиус линии основания развертки конуса.

Если материал не обладает идеальной пластичностью, то решение формулы (4) оказывается приближенным.

Запишем уравнение равновесия (3) с учетом выражения (1):

где с - радиус окружности линии на плоском фланце.

Напряжениям уr и уи в этом уравнении соответствуют деформации еr и еи. Деформация еz в направлении толщины листа при уz = 0 может быть записана в общем случае в следующем виде:

;

,

где уi - обобщенное напряжение, еi - обобщенная деформация.

Из условия равенства направляющих напряжений и деформаций получены:

где µ - коэффициент Пуассона; Е - модуль упругости.

Соотношение Коши для рассматриваемого случая представлено следующими равенствами:

где u - перемещение точек по радиусу с фланца.

Из совместного решения уравнений (7) и (8) получено:

Подставляя эти значения в уравнение (5), получим следующее дифференциальное уравнение:

Решение этого уравнения в общем виде представляет определенные трудности. В первом приближении решение выполнено при Д = 0:

Из решения этого уравнения определяется радиальное перемещение точек фланца в процессе формообразования:

Деформации, согласно уравнению (8), имеют следующие значения:

Напряжения, соответствующие этим деформациям, определяются из формул:

Граничные условия при с =rg, уr = p и при с =rз, уr = 0, где rз - радиус заготовки, позволяют определить контакты интегрирования:

После подстановки констант интегрирования в соотношения получим следующие значения напряжений:

В стадии, когда фланец приобрел коническую форму, формула (12) имеет вид:

Где

Из этих формул видно, что напряжения в конической части фланца зависят от напряжения p, создаваемого раскатным роликом, и величины внутреннего и наружного радиуса развертки фланца.

В зоне давильного ролика (зона 4) осуществляется прижим заготовки к оправке. Материал заготовки в процессе деформирования огибает поверхность ролика (рис. 4).

Рис. 4. Схема нагружения заготовки при изгибе с растяжением на скругленной кромке давильного ролика

Как известно, при пластическом деформировании не применим принцип независимости действия сил. Применительно к деформациям и напряжениям в зоне давильного ролика имеет место простое нагружение (рис. 5).

Рис. 5. Изгибная е и растягивающая е0 деформации в зоне воздействия ролика

Деформация е0 от растягивающей силы Р будут одинаковы для всех точек по толщине листа (рис. 5). Полная деформация при изгибе с растяжением для случая простого нагружения определяется суммой составляющих деформаций:

еz = xy + е0 ,

где x- кривизна нейтрального слоя.

Принимая степенной закон у - е, запишем напряжения, действующие по толщине листа:

у = К(xy + е0)n .

Запишем величину изгибающего момента и растягивающей силы единичной ширины:

где S - толщина листа.

После интегрирования получим:

Здесь кривизна x определяется геометрической формой ролика, деформация е0 - давлением ролика на фланец и силами трения.

Третья глава посвящена численному исследованию устойчивости фланца заготовки при РВ в контактной постановке с учетом упругопластических характеристик материала.

Численное исследование ряда сложных технологических задач ротационной вытяжки тонкостенных конструкций удобно производить в одном из известных пакетов программ (в данном случае - ANSYS), основанном на конечноэлементном анализе конструкций. Такое исследование позволяет в единой расчетной схеме учесть возможность физического деформирования конструкций с учетом контактного взаимодействия отдельных элементов, задавать сложные режимы нагружения и иметь возможность существенного изменения геометрии конструкции в процессе деформирования.

В работе принимается математическая модель используемая в пакете прикладных программ (ППП) «ANSYS».

В качестве условия текучести выбрано условие текучести Мизеса:

F = уi - c,

где уi -интенсивность напряжений, определяемая по формуле:

,

где уґij - компоненты девиатора напряжений,

c = H(x) - монотонно возрастающая положительная функция.

Построение расчетной схемы в ППП «ANSYS» условно разбивается на несколько этапов.

Первый этап - это «препроцессорная» подготовка данных. На этом этапе осуществляется геометрическое построение расчетной области, определение типов, используемых в расчете конечных элементов, задание механических констант материала, построение конечноэлементной сетки расчетной области, а также определение контактирующих поверхностей и задание условий контакта.

Второй этап - это этап «процессора». На нем решение разбивается на подэтапы, на каждом из которых выбирается метод решения основной системы разрешающих уравнений, задаются кинематические и статические граничные условия, определяется возможность учета геометрической нелинейности, учета использования решения, полученного на предыдущих подэтапах, а также на каждом шаге осуществляется запись полученных результатов в соответствующие базы данных.

Третий этап - этап «постпроцессорной» обработки, сохраненных в базах данных результатов. На нем можно получить распределение какойлибо характеристики напряженнодеформированного состояния, поля перемещений и т.д. по любой части расчетной области для каждого подэтапа решения задачи. Также имеется возможность построения изменения любой из этих характеристик в произвольной точке расчетной области по подэтапам решения задачи.

Требуется численно смоделировать деформирование заготовки в процессе ротационной вытяжки и определить моменты возможной потери устойчивости заготовки. Следует отметить, что материал, из которого изготовлены оправка и ролик, обладает значительно более высоким модулем Юнга, чем материал заготовки. Следовательно, и оправка, и ролик практически не будут деформироваться во время всего процесса вытяжки.

На рис. 6 изображены заготовка, поверхности оправки и ролика (с заготовкой будет контактировать только четвертая часть ролика, поэтому приведена только она), отмечены контактирующие между собой поверхности, отмечено закрепление заготовки.

Рис. 6

Диссертантом было проведено исследование сходимости реализованного алгоритма задачи многоходовой ротационной вытяжки. Был проведен ряд вычислительных экспериментов, позволяющих оценить требуемую степень дискретизации расчетной области, величину шага кинематического нагружения, степень влияния коэффициента трения между оправкой, роликом и заготовкой.

Расчет был проведен на нескольких конечноэлементных сетках, что позволило оценить сходимость предложенной методики.

На рисунках приведены фрагменты конечноэлементных сеток с разной степенью дискретизации: один элемент по толщине заготовки (рис.7,а), два элемента соответственно (рис.7,б). Элементы имели форму, близкую к квадрату. Разбиение линий, определяющих поверхность оправки и ролика, было сопоставимо с разбиением заготовки.

а б

Рис. 7

Шаг кинематического нагружения был выбран равным Дh = 0,3 мм, коэффициент трения f = 0,1. На рис. 8 приведены фрагменты распределения окружных напряжений в сечении заготовки в момент, предшествующий потери устойчивости (именно окружные напряжения и определяют потерю устойчивости заготовки).

Рис. 8

Можно отметить, что максимальные значения окружных напряжений, полученные на различных сетках, сходятся при сгущении сетки.

Наряду с этим проведено исследование процессов потери устойчивости заготовки в процессе ротационной вытяжки для различных траекторий движения центра ролика.

Была сделана попытка воспроизвести весь процесс вытяжки на участках траектории нагружения между 1-61 ходами. Заготовка потеряла устойчивость между 27 и 28 ходами. Далее было исследовано влияние угла прямолинейных участков траектории нагружения б1 на устойчивость фланца.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования процесса ротационной вытяжки осесимметричных оболочковых деталей из листовых материалов на токарных станках с ЧПУ.

Эксперименты проводились на станке модели 16М30Ф3177 с целью последующей разработки методики создания программного обеспечения для управления перемещением рабочего ролика. Отработка процесса проводилась при скоростях вращения оправки в диапазоне 260ч330 м/мин, величина продольной подачи определялась технологическими возможностями процесса и была в диапазоне 0,2ч0,5 мм/об.

Основной задачей эксперимента было определение угла наклона образующей поверхности конуса при каждом ходе, при котором фланец еще устойчив к гофрообразованию. Отработка проводилась по двум схемам: с двусторонними и с односторонними рабочими ходами.

Экспериментально определяли угол наклона б каждого хода, при котором фланец не теряет устойчивости. Так, угол б1 получился для рассматриваемого случая в диапазоне 75ч80°, а на последующих ходах изменение угла получилось в диапазоне 3…5°.

Оптимальные значения рабочих подач, удовлетворяющих требованиям по качеству деталей и производительности процесса, находятся в интервале

фоб = 0,2...0,6 мм/об.

При формообразовании поверхности деталей из алюминиевых сплавов на оправке (при продольных ходах) значения рабочих ходов следующие:

при- < 0,5-фоб = 0,2 мм/об.;

при- = 0,5... 1,0-фоб = 0,2...0,4 мм/об.;

при- > 1,0-фоб = 0,2 мм/об.

При формообразовании конических участков поверхности фланца заготовки (при поперечных ходах) значения подач увеличиваются на 0,1...0,2 мм/об по сравнению с приведенными подачами по формообразованию цилиндрической поверхности детали.

Подачи вспомогательных ходов - подвод инструмента к заготовке, отвод от заготовки и др. - увеличиваются до значений фоб = 2,0...3,0 мм/об.

Для РВ сферических деталей с большим углом конусности промежуточных форм фланца рекомендуется схема с односторонними рабочими ходами. При этом деформирующие ходы ролика чередуются с прямыми ходами по формированию конической поверхности.

Форма траектории двойного рабочего хода сложная и состоит из криволинейно-выпуклых и прямолинейных участков. Для упрощения подготовки управляющих программ (УП) криволинейные траектории могут быть заменены на прямолинейные.

Таким образом, экспериментально получены параметры процесса многоходовой РВ с односторонними и двухсторонними рабочими ходами, которые запрограммированы и использованы для анализа теоретических исследований изготовления конкретных серийных деталей.

В четвертой главе также даны рекомендации по графоаналитическому расчету траектории инструмента, конструкции оснастки и инструмента, выбору оборудования.

результаты РАБОТЫ

1. Разработана математическая модель процесса многоходовой ротационной вытяжки и получены расчётные зависимости для определения напряженно-деформированного состояния в выделенных пяти зонах.

2. Установлено, что наиболее нагруженными и влияющими на выбор параметров процесса являются зона фланца и зона, находящаяся под формирующим роликом.

3. Решена задача по определению плоско напряженно-деформированного состояния фланца и задача устойчивости фланца.

4. Получены аналитические зависимости для определения силовых параметров в зоне контакта ролика с заготовкой.

5. Предложен алгоритм решения задачи многоходовой ротационной вытяжки с односторонними рабочими ходами в геометрически нелинейной постановке с учетом пластического поведения материала с использованием ППП «ANSYS».

6. Проведён расчёт с использованием предложенного алгоритма и установлено, что максимальные значения интенсивности пластических деформаций наблюдаются на самых первых шагах движения ролика, при приближении траектории движения центра ролика ближе к оправке максимальные значения интенсивности пластических деформаций увеличиваются. Интенсивность пластических деформаций в заготовке со стороны ролика значительно выше, чем со стороны оправки.

7. Экспериментально получены параметры процесса многоходовой РВ с односторонними и двухсторонними рабочими ходами, которые позволили проверить аналитические зависимости и алгоритм расчёта с ППП «ANSYS». Результаты использованы для изготовления конкретных серийных деталей, а также при теоретическом анализе рассматриваемых процессов и при получении параметров программирования рабочих ходов ролика расчетным путем.

8. Полученные результаты использованы при отработке серийного процесса изготовления деталей.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Ранжус Х. Анализ напряженно-деформированного состояния заготовки при многоходовой ротационной вытяжке цилиндрической детали / Х. Ранжус // ИВУЗ. «Авиационная техника». - 2011.- № 2.- С.56-59.

2. Ранжус Х. Экспериментальные исследования процесса ротационной вытяжки осесимметричных оболочковых деталей / Х. Ранжус, И.М. Закиров, В.А. Дорохин // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева.- 2011.- № 3.- С.45-49.

В других изданиях

3. Бережной Д.В. Численное исследование геометрически нелинейного деформирования элементов конструкций в контактной постановке с учетом упругопластических свойств материала / Д.В. Бережной, Х. Ранжус // VI Международная научно-техническая конференция «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» (АНТЭ-2011). 12-14 октября 2011г. Казань, 2011.- Т.1.- С.189-193.

4. Ранжус Х. Напряженно-деформированное состояние заготовки при многоходовой ротационной вытяжке осесимметрических деталей / Х. Ранжус // в V Международная научно-практическая конференция «Современные технологии - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения». 10-13 августа 2010г. Казань, 2010.- С.268-270.

5. Ранжус Х. Анализ различных процессов изготовления оболочковых деталей / Х. Ранжус // V Международная молодежная научная конференция «Тинчуринские чтения». 28-29 апреля 2010г. Казань,- 2010.- С.223-224.

Размещено на Allbest.ru

...

revolution.allbest.ru

Ротационная вытяжка

ротационная вытяжка для, ротационная вытяжка elica Ротационная вытяжка — способ изготовления полых тел вращения из листовых или из полых заготовок

Современный способ можно назвать давильно-обкатной обработкой роликом, при которой применяют станки машины с гидравлическими и электрогидравлическими суппортами для перемещения инструментов — давильных роликов, чтобы получить требующиеся форму и толщину обрабатываемой детали

Содержание

Определение процессаправить

Под ротационной вытяжкой РВ понимается получение полой осе-симметричной детали из плоской или объемной, полой, вращающейся заготовки, деформируемой одним или несколькими роликами по вращающейся оправке

Характерной особенностью процесса РВ является локальный очаг деформации и заданное регламентируемое значительное уменьшение толщины стенки исходной заготовки

Схема формоизмененияправить

РВ производится из заготовки, закрепленной на вращающейся оправке, роликами, сателлитно вращающимися от заготовки, которые перемещаются вдоль образующей оправки с необходимым заданным зазором При соприкосновении роликов с заготовкой в месте их контакта возникает большое удельное давление, под действием которого металл заготовки пластически течет в зазор между роликом и оправкой, образуя деталь Внутренняя поверхность детали принимает форму наружной поверхности оправки, а наружный контур детали повторяет траекторию перемещения рабочей кромки ролика

На современных станах ротационной вытяжки можно вести раскатку одним, двумя или тремя роликами Наличие растягивающих сил в отформованном участке заготовки в продолжение всего процесса вытяжки и то, что отформованная часть заготовки все время находится на оправке, уменьшает возможность продольного изгиба детали даже при наличии небольшого биения оправки или небольшой разностенности заготовки

Способы формоизмененияправить

Различают два основных способа Ротационной вытяжки:

  1. Прямой, при котором направление течения материала совпадает с направлением перемещения ролика;
  2. Обратный, при котором направление течения материала противоположно направлению перемещения ролика

При ротационной вытяжке прямым способом наружный контур оправки должен повторять внутренний контур вытянутой детали с технологическими припусками, поэтому длина оправки должна быть больше длины детали, что усложняет конструкцию оправки, делает её тяжелой и дорогой, а наладку более трудоемкой

Прямой способ ротационной вытяжки рекомендуется для формоизменения тонкостенных и длинномерных цилиндрических деталей, а также всех типов деталей конической и оживальной форм При РВ по обратному способу оправка должна соответствовать внутреннему контуру заготовки, поэтому оправка может быть в несколько раз короче детали Однако при этом способе возникает опасность появления продольного изгиба у выдавливаемой детали после схода её с оправки, что накладывает особо жесткие требования на разностенность заготовки, биение оправки и роликов и на точность установки зазора между оправкой и всеми роликами

Обратный способ допустимо применять для формоизменения сравнительно толстостенных и коротких точных заготовок цилиндрических деталей или заготовок деталей

Процесс ротационной вытяжки может быть подразделён на обработку без утонения, с утонением и раскатыванием

При выдавливании без утонения за несколько последовательных проходов инструмента толщина стенки не меняется или же незначительно уменьшается Получают более или менее значительное уменьшение максимального диаметра заготовки при обработке без утонения При обработке с утонением и раскатке наружный диаметр заготовки или внутренний диаметр труб и получаемой детали сохраняется неизменным, а толщина стенки более или менее значительно уменьшается; благодаря этому увеличивается длина получаемой детали вдоль оси вращения При ротационной вытяжке заготовку устанавливают между оправкой, закрепленной на шпинделе, и прижимом задней бабки

Детали, обрабатываемые на давильно-раскатных станках и машинахправить

Процесс ротационной вытяжки в одно время применяли ограниченно для получения деталей типа тел вращения с конической или цилиндрической образующей; теперь этим способом часто изготовляют детали с криволинейной формой образующей поверхности при перемещении ролика при помощи гидросуппорта управляемого с ЧПУ На деталях выполняется окантовка, формовка специальными роликами, выдавка кольцевых канавок и ребер

Многие детали, изготовлявшиеся ранее резанием из пруткового материала, поковок и штамповок, а при постоянной толщине стенок глубокой вытяжкой, успешно обрабатывают на ротационных машинах и станках

При обработке предварительно нагретых заготовок диаметры деталей доходят до 7 м, а толщина заготовок до 30 мм и выше

Материалом деталей, изготовляемых для ротационной вытяжки на станках из листовых и предварительно обработанных полых заготовок типа тел вращения, могут быть малоуглеродистые стали, алюминий, медь, латунь, жаропрочные сплавы

Алюминий и его сплавы наиболее легко обрабатываемые материалы на давильных станках, но и мягкая сталь, предназначенная для глубокой вытяжки, обрабатывается хорошо Обычно используют высококачественный чистый металл без шлака и инородных включений В противном случае в металле при ротационной вытяжке образуются трещины, и изделия бракуются

Для ротационной вытяжки пригодны многие черные и цветные металлы Используемый для этого металл обычно должен иметь малое сопротивление деформированию, высокую пластичность, низкий предел текучести

Некоторые детали из сплавов плохо поддаются обработке резанием, но легко могут быть обработаны на станках ротационной вытяжки

При переводе деталей на ротационную вытяжку и при проектировании новых изделий, рассчитанных на изготовление этим способом, анализируют возможность его применения с учетом экономических преимуществ перед другими способами изготовления Наибольшую пользу и эффективность можно получить, если новые машины конструируются с учетом применения ротационной вытяжки

Сфера применения изделийправить

По зарубежным данным, самая широкая сфера применения давильно-обкатной обработки производство деталей реактивных двигателей и управляемых снарядов, а также днищ резервуаров радарных экранов, корпусов прожекторов, экранов ламп

Например, этим способом изготовляются:

  1. Коническая часть выхлопных труб из листовой стали толщиной 3 мм; готовая деталь имеет угол конуса 34°, диаметр основания детали 500 мм, высота 640 мм, толщина стенки 1 мм;
  2. Насадки сопла, выполняемые из заготовок нержавеющей стали, конической формы длиной 127 мм, обрабатываемых на станках типа токарных После ротационной вытяжки насадка имеет размеры: высоту 305 мм, толщину стенки 1,14 мм, угол конуса детали 12°;
  3. Корпус кольцо подшипника Заготовка обработанная резанием поковка легированной хромистой стали Наибольший диаметр готовой детали 508 мм, угол конуса 84°, толщина стенки по конусу от 3,2 до 2,3 мм;
  4. Задний кожух компрессора Заготовка сварная из листовой нержавеющей стали После ротационной вытяжки получают полую деталь цилиндрической формы с внутренним диаметром 710 мм, длиной 197 мм Затем деталь механически обрабатывается внутри и снаружи до получения толщины стенки 6,4 мм Операциями окантовки, обточки и давильно-обкатной обработки получают пять внутренних ребер и толщину стенки 1,5 мм при увеличении длины детали до 380 мм В конце обработки выполняется операция нанесения рифлений с применением роликов специальной формы

Ротационной вытяжкой могут быть легко изготовлены массивные трубчатые детали с переменной толщиной обработанных концов стенок и с наружными кольцевыми ребрами В комбинации с ротационной вытяжкой для получения сложной формы деталей можно применять дополнительные операции: прокатку, штамповку, сварку Ротационной вытяжкой можно применять и как вспомогательные для придания окончательной формы полученным вытяжкой заготовкам Часто на давильных станках обрабатывают отдельные секции части деталей, собираемые при помощи сварки или клепки Это позволяет изготовлять трубчатые детали с различной комбинацией сечений

Эффективно обрабатывать ротационной вытяжкой длинные медные конические детали, применяемые в некоторых отраслях промышленности На прессах такие детали получать труд но, если к тому же предъявляются жесткие требования к качеству их поверхности

Ротационной вытяжкой полезно изготовлять также хозяйственные принадлежности и аналогичные тонкостенные изделия сложной формы: ковши, кубки, бидоны, чайники, кофейники, баллоны, котелки, бочонки, круглые детали вентиляторов и вытяжных зонтов, фасонные медные детали пивоваренных установок, барабанов бетономешалок, крупные сосуды и посуду изделия для химической и пищевой промышленности

Применяемый инструментправить

Ролики применяют в качестве инструмента для работы при ротационной вытяжке Ролики, устанавливаемые на специальных приспособлениях станков, вращаются на валу в подшипниках при соприкосновении с обрабатываемым материалом вращающихся заготовок

Приспособление для установки ролика на станке жесткое устройство, устанавливаемое, фиксируемое и надежно закрепляемое после выверки на салазках станка Оно должно соответствовать жесткости давильного станка и выдерживать без больших деформаций возникающие в процессе работы значительные усилия, обеспечивая устойчивую работу давильно-обкатного станка

Ролики изготовляют из высококачественной инструментальной быстрорежущей стали такой как ХВГ, У10, У8, термически обработанном закалка, отпуск до твёрдости HRC 62—64 При давильно-обкатной обработке выделяется значительное количество тепла Хотя некоторое количество тепла отводится охлаждающей жидкостью, все же ролики должны быть стойкими к повышенным температурам

Валы для установки и закрепления роликов изготовляют цельными, а для очень крупных размеров сварными из инструментальной стали Рабочие поверхности роликов после установки на валу не должны иметь биений Смена ролика на приспособлении не должна занимать много времени После посадки на вал ролики должны воспринимать осевые и радиальные усилия без деформации и смещений На подшипниках вала ролики легко вращаются под нагрузкой При начале давильной обработки должно быть обязательно зафиксировано вращение ролика При малейших заеданиях вращения возникают пульсирующие усилия и вибрации, что влечет к неустранимым дефектам обрабатываемой поверхности — гофрам

Для различных давильно-обкатных работ и операций применяют ролики различной формы, учитывая профиль получаемых деталей Рабочую поверхность роликов шлифуют и полируют до зеркального блеска, не допуская дефектов поверхности Ролики для тяжелых работ имеют диаметры 250—300 мм, радиусы закругления рабочей части 6—20 мм Радиус закругления 3—6 мм используют для обработки материала толщиной меньше 4 мм Обоснованных рекомендаций по выбору величин радиусов закруглений роликов для давильных работ еще нет Радиус закругления ролика влияет на усилие деформирования и устойчивость заготовки при обработке С увеличением радиуса материал небольшой толщины не только теряет устойчивость, но и сильно растягивается, вплоть до разрыва При уменьшении радиуса закругления ролика происходит подрезание фланца заготовок

Оправки-патроныправить

В качестве приспособления оправки, патрона для давильно-обкатных работ используют оправки, устанавливаемые и закрепляемые в шпинделе станка Для крупно серийного и массового производства их изготовляют из цементируемой низкоуглеродистой стали Рабочая поверхность оправок шлифуется; окончательное шлифование её рекомендуют производить на месте, чтобы устранить малейшее биение

При изготовлении точных деталей для получения размеров с жесткими допусками последнюю операцию обработки выполняют обязательно на металлической оправке Для грубых работ можно использовать оправки из дерева твердых пород

Точность деталей после давильно-обкатной обработки зависит от биения шпинделя станка, биения и степени износа оправки, жесткости и точности станка, качества материала заготовки, от способа снятия детали с оправки и других факторов

Стоимость инструмента для давильно-обкатной обработки не велика и обычно составляет 10—25 % от стоимости инструмента, используемого при пластическом формоизменении, выполняемом другими способами

ротационная вытяжка elica, ротационная вытяжка для, ротационная вытяжка кухонная, ротационная вытяжка пирамида

Ротационная вытяжка Информацию О

Ротационная вытяжка

Ротационная вытяжка Ротационная вытяжка Вы просматриваете субъект Ротационная вытяжка что, Ротационная вытяжка кто, Ротационная вытяжка описание

There are excerpts from wikipedia on this article and video

www.turkaramamotoru.com


Смотрите также



 


Контакты

Официальное представительство Elikor Эликор в Москве

Электронная почта:[email protected]

Единый тел. +7 495 268-02-32





карта сайта