Введение к работе
1.1. Актуальность проблемы.
Развитие авиационной техники в настоящее время и в обозримом будущем связано с возрастанием требований к эффективности, экономичности и надежности самолетов, что, в свою очередь, связано с уменьшением материалоемкости конструкции, увеличением удельной прочности и жесткости деталей планера, применением все более высокопрочных и труднодеформируемых металлов при увеличении монолитности и точности изготавливаемых деталей. Трудоемкость каждой преемственно-последующей машины увеличивается на 20...50% при постоянном уменьшении количества работающих в производственной сфере.
Решение указанных проблем имеет особое значение в производстве листо-штампованных деталей, занимающих 70% по номенклатуре в конструкции планера. В структуре трудоемкости этих деталей ручные доводочные работы в серийном производстве достигают 65...75%. а в опытном - 80...100%. Ситуация продолжает ухудшаться с применением труднодеформируемых сплавов, делающих, зачастую, невозможным ручное изготовление деталей или их доработку.
Необходимо использовать новые эффективные технологические процессы, позволяющие изготавливать листовые детали из труднодеформируемых сплавов с минимальным объемом их доработки.
Указанным требованиям во многом отвечают процессы штамповки с применением электровоздействия, обладающие технологической гибкостью и управляемостью, легко механизируемые и автоматизируемые. Оборудование для их выполнения является универсальным, мобильным, недорогим и недифицитным.
-k-
Процессы изготовления деталей в штампах с применением электровоздействия нг заготовку (ШПЭЗ), как наиболее гибкие, управляемые являются рациональным/ для изготовления листовых деталей с габаритами до 1800 х 800 мм и толщиной дс 3,0 мм из алюминиевых и титановых сплавов.
Электроаоэдействие на заготовку включает два варианта - применение
электрического тока промышленной частоты для интенсификации
формообразующих операций за счет нагрева электросопротивлением заготовка
(электротермическое воздействие ЭТВ) и подача мощных импульсов тока е
заготовку (электроимпульсное воздействие ЭИВ), что существенно повышает
показатели пластичности металла и последующие после штамповку
эксплуатационные показатели деталей.
Внедрение технологий штамповки в ШПЭЗ во многом сдерживаете? отсутствием научно-обоснованных методов и средств управления технологическими параметрами: распределением температуры по площаду заготовки, длительностью нагрева, количеством подаваемой удельной энергии v др., в особенности для титановых сплавов. Без решения этих вопросов процессь могут давать результаты хуже традиционных методов штамповки и их внедрение становится нерациональным, а в отдельных случаях, и невозможным.
Управление указанными параметрами позволяет увеличить степень деформации за один переход, получать детали заданной точности npv минимальной трудоемкости и себестоимости, улучшить физико-механические свойства и повысить ресурс изготавливаемых деталей.
В представляемой диссертации разрабатываются научно-практические основы проектирования высокоэффективных процессов штамповки деталей и: листа в штампах с применением ЭТВ на заготовку на базе оптимизированны> технологических параметров и схем.
Разработанные технологические процессы и средства штамповки в ШПЭЗ существенно снижают затраты производства при освоении новых изделий, в особенности из высокопрочных труднодеформируемых сплавов, уменьшают (или ликвидируют) объем ручных работ в опытном и серийном производствах.
Таким образом, тему диссертационной работы, посвященную исследованию и проектированию эффективных процессов штамповки листовых деталей Л.А. в штампах с применением электровоздействия на заготовку, следует считать актуальной.
1.2. Цель работы:
Исследовать, усовершенствовать и освоить в производстве технологические процессы изготовления деталей сложной пространственной формы из листовых заготовок в штампах с применением электровоздействия на заготовку, для снижения себестоимости изготовления и улучшения качества изделий.
1.3. Методы исследования, использованные в работе, включают в себя:
Разработку математической модели процессов штамповки листовых деталей в ШПЭЗ на основе деформационной теории пластичности.
Экспериментальное исследование основных параметров процесса.
Статические и усталостные испытания образцов, металлографические исследования микро- и макроструктуры, химический анализ поверхностного слоя деталей после штамповки.
1.4. Научная новизна заключается в следующем:
На основе уравнений деформационной теории пластичности разработана
математическая модель процесса формообразования листовой заготовки в
деталь сложной пространственной формы, позволяющая рассчитать
напряженно-деформированное состояние и усилия деформирования, при штамповке с ЭТВ на заготовку.
Разработана методика расчета энергетических режимов и мощности трансформатора, необходимых для электровоздействия на заготовку.
Исследованы физико-механические характеристики титанового сплава ВТ20 после разных схем нагружения. Предложены и разработаны оптимальные режимы энергетического и силового воздействия на заготовку.
1.5. Достоверность результатов исследования подтверждается расхождением теоретических и экспериментальных данных в пределах 8...14%.
1.6. Практическую значимость работы составляют:
Методика расчета эффективных типовых процессов штамповки листовых деталей Л.А. в ШПЭЗ, оригинальные конструкции оснастки, методы штамповки, защищенные рядом авторских свидетельств и патентов на изобретения. Предложенные зависимости для расчета параметров открывают пути для машинного проектирования технологических процессов с ЭТВ на заготовку.
Рекомендации по технологическому проектированию заготовок и деталей, а также классификатор деталей, переводимых на штамповку в ШПЭЗ, для опытного и серийного производства.
Комплексные материалы по разработке и внедрению технологических процессов, изложенные в технологической инструкции 0750.9416.25221.00758. "Формообразование деталей из листовых титановых сплавов с электроконтактным нагревом заготовок".
1.7. Реализация в промышленности.
Методы расчета, методики проектирования и практические рекомендации, разработанные на основе выполнения НИР в 1990-1995 г.г. под руководством и
при участии автора, нашли практическое применение на 4-х предприятиях авиационной промышленности. На Комсомольском-на-Амуре АПО, создан комплексно-механизированный участок серийного изготовления деталей из титановых сплавов штамповкой с применением ЭТВ на заготовку.
Экономический эффект от внедрения разработок составляет 60.0 млн. рублей при изготовлении одного самолета СУ27(в ценах 1995 года).
1.8. Апробация работы:
Основные разделы и результаты работы доложены и обсуждены на 4-ой Дальневосточной научно-практической конференции по совершенствованию электрооборудования и средств автоматизации технологических процессов промышленных предприятий; на Всемирной выставке изобретений Брюссель-Эврика 95 (Бельгия, 1995г.), международном авиасалоне в Дубай (Арабские Эмираты, 1995 г.).
1.9. Публикации.
Основные результаты исследований опубликованы в 14 работах, в том числе: в двух книгах, одной технологической инструкции, 6 статьях, двух заявках на изобретение и в 3-х отчетах по НИР.
1.10. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, списка
литературы, и приложений, содержит 159 стр., основного текста, 43 рисунка, 12
таблиц, список литературы и приложения на 41 стр.
