Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор по теории и практике пластического формообразования обводообразующих деталей летательных аппаратов 7
1.1. Типовые группы обводообразующих деталей и методы их формообразования 7
1.2. Анализ технологического оборудования для формообразования обводообразующих деталей 17
1.3. Анализ существующих методов расчета силовых и кинематических параметров процессов пластического формообразования обводообразующих деталей 26
1.4. Выводы по аналитическому обзору и постановка задач исследования 47
Глава 2. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса свободной гибки пологих панелей 51
2.1. Экспериментальное исследование процесса свободной гибки длинномерных пологих деталей 53
2.1.1. Экспериментальное исследование гибки коротких образцов 55
2.1.2. Экспериментальное исследование гибки узких модельных образцов 57
2.1.3. Экспериментальное исследование гибки широких модельных образцов 59
2.2. Разработка математической модели процесса свободной гибки 61
2.2.1. Связь изгибающего момента с кривизной 62
2.2.2. Связь остаточной кривизны с активной кривизной 64
2.2.3. Связь между усилием на пуансоне и изгибающим моментом 64
2.2.4. Расчет упруго-пластического прогиба под нагрузкой 65
2.2.5. Расчет остаточного прогиба и остаточного угла гибки 68
2.2.6. Особенности расчета остаточной формы контура при формообразовании панелей с поперечным оребрением 71
2.3. Численное моделирование процессов свободной гибки с выявлением влияния разброса механических свойств и геометрии формообразуемой детали 74
2.3.1. Построение диаграммы зависимости остаточной кривизны изогнутого элемента от кривизны под нагрузкой 74
2.3.2. Построение диаграммы зависимости прогиба образца от усилия на пуансоне 75
2.3.3. Построение диаграммы зависимости остаточного прогиба образца от величины хода пуансона 77
2.3.4. Выявление влияния разброса механических свойств и геометрии образца на его остаточный прогиб 79
2.4. Разработка алгоритмов корректировки параметров управления гидропрессом 83
2.4.1. Разработка алгоритма разбиения панели на участки формообразования 83
2.4.2. Разработка алгоритма корректировки назначенных параметров управления гидропрессом 87
2.5. Выводы 89
Глава 3. Разработка и исследование процесса обтяжки пологих листовых обшивок с их поперечным растяжением 90
3.1. Выявление причины возникновения гофров при обтяжке листовых обшивок с пологим куполом 90
3.2. Разработка математической модели, описывающей процесс зарождения и развития продольных гофров 96
3.3. Оценка влияния геометрических и физических параметров процесса обтяжки на возникновение гофрообразования 102
3.4. Разработка методики расчета усилий поперечного растяжения листовой заготовки с пологим куполом, исключающих гофрообразование при обтяжке 109
3.5. Влияние поперечного растяжения на пластические свойства формообразуемой листовой заготовки 113
3.6. Выводы 123
Глава 4. Практическое использование результатов исследований 125
4.1. Программное обеспечение для организации автоматического цикла гибки-впередвижку длинномерных пологих панелей на гидропрессе с системой ЧПУ 125
4.1.1. Пакет прикладных программ по расчету технологических параметров процесса гибки-впередвижку 126
4.1.2. Программное обеспечение для формирования сигналов в цифровых и аналоговых каналах управления гидропрессом 131
4.2. Модернизированный пресс ОП-3 с устройством для поперечного растяжения листовых заготовок в процессе обтяжки 137
4.2.1. Опытно-промышленное устройство для поперечного растяжения листовых заготовок 140
4.2.2. Устройство для поперечного растяжения листовых заготовок с гидрофицированными приводами основных движений 143
4.3. Выводы 149
Общие выводы 150
Библиографический список использованной литературы 152
- Анализ технологического оборудования для формообразования обводообразующих деталей
- Особенности расчета остаточной формы контура при формообразовании панелей с поперечным оребрением
- Оценка влияния геометрических и физических параметров процесса обтяжки на возникновение гофрообразования
- Программное обеспечение для формирования сигналов в цифровых и аналоговых каналах управления гидропрессом
Введение к работе
Актуальность темы. Несмотря на большую популярность композитных материалов, в конструкции современных летательных аппаратов для изготовления силовых обводообразующих деталей широко используют полуфабрикаты из легких сплавов. Поэтому проблема их пластического формообразования на сегодняшний день не утрачивает своей актуальности. Более того, возрастающие требования к качеству изготовления металлических обводообразующих деталей, стремление к повышению производительности оборудования и исключению ручных доводочных работ подчеркивают востребованность исследований, направленных на создание и внедрение в технологическую практику нового оборудования и процессов пластического формообразования.
Объектом исследования настоящей работы являются технологические процессы пластического формообразования пологих обводообразующих деталей летательных аппаратов методами свободной гибки и обтяжки.
Недостаточная изученность названных технологических процессов ограничивает возможность получения пологих обводообразующих деталей с высокой точностью геометрической формы и высоким ресурсом. Дополнительным сдерживающим фактором является ограниченность технологических возможностей применяемого прессового оборудования.
К группе пологих обводообразующих деталей относятся детали с малыми углами охвата- пологие панели и обшивки (детали одинарной и двойной кривизны).
При формообразовании пологих листовых обшивок на существующих обтяжных прессах неизбежно возникают продольные гофры, которые в полной мере не удается выправить всеми известными способами доводки. Это приводит к низкому качеству деталей, к возможности появления брака, а также к повышению технологической себестоимости из-за большого объема доводочных работ.
Что касается процесса свободной гибки пологих панелей, то добиться высокого и стабильного уровня качества формообразуемых деталей можно будет только при создании надежных математических моделей и научно-обоснованных методов расчета технологических параметров, позволяющих наиболее рационально управлять кинематикой исполнительных органов гидропресса, оснащенного системой числового программного управления.
Цель работы - повышение точности геометрической формы и ресурса пологих обводообразующих деталей, а также расширение технологических возможностей применяемого для их формообразования прессового оборудования.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: => обосновать возможность управления гибкой-впередвижку пологих панелей
без учета взаимного влияния смежных отсеков заготовки; => разработать математическую модель процесса гибки-впередвижку и программные продукты, реализующие для пресса СПП-250М алгоритмы составления и корректировки управляющих программ бездоводочного формообразования пологих панелей;
установить причину возникновения продольных гофров при обтяжке пологих обшивок и разработать математическую модель, описывающую этот процесс;
разработать и внедрить в производство специальное технологическое оснащение для пресса ОП-3, позволяющее выполнять обтяжку пологих обшивок без возникновения продольных гофров.
Научная новизна:
предложена и экспериментально подтверждена гипотеза об асимптотическом приближении остаточной формы пологой длинномерной панели к совокупности остаточных форм несвязанных отсеков, на которые можно условно разбить эту панель (при кинематическом управлении процессом нагружения);
разработана математическая модель процесса свободной гибки, на базе которой путем численного моделирования установлено влияние разброса механических свойств и геометрии исходной заготовки на остаточную форму детали; . выявлена причина возникновения продольных гофров при обтяжке пологих листовых обшивок, заключающаяся в появлении поперечных сжимающих напряжений от действия сдвиговых сил в зонах схода заготовки с обтяжного пуансона; разработана математическая модель, описывающая процессы зарождения и развития продольных гофров; теоретически обоснованы пути их устранения.
Практическая ценность работы заключается:
=> в разработке алгоритмов назначения и корректировки параметров управления гидропрессом типа СПП 2 5 ОМ, гарантирующих получение при формообразовании пологой крыльевой панели заданной точности с обеспечением автоматического цикла управления процессом и достижением максимально возможной производительности;
=> в разработке и внедрении в производство специального технологического оснащения для обтяжного пресса типа ОП-3, позволяющего реализовать предложенный процесс обтяжки с поперечным растяжением пологих листовых обшивок фюзеляжа для гарантированного исключения гофрообразования.
Достоверность полученных результатов и выводов основывается на использовании при выполнении исследований хорошо апробированных научных теорий и расчетных методик, на экспериментальной проверке выдвигаемых гипотез и на сопоставлении новых данных с известными результатами других авторов, а также подтверждается практическим опытом внедренных в производство разработок.
На защиту выносятся:
гипотеза об асимптотическом приближении остаточной формы пологой длинномерной панели к совокупности остаточных форм несвязанных отсеков, на которые можно условно разбить эту панель (при кинематическом управлении процессом нагружения);
математическая модель процесса свободной гибки отсека с алгоритмом назначения и корректировки параметров управления гидропрессом, гарантирующие получение требуемой точности при формообразовании пологой длинномерной панели и обеспечение автоматического цикла управления с достижением максимально возможной производительности;
методика расчета предельно устойчивого состояния листовой заготовки при обтяжке по пуансону с пологим куполом без возникновения продольных гофров;
методические подходы назначения технологических режимов процесса обтяжки с поперечным растяжением, гарантирующие исключение гофро-образования на тонких листовых деталях с пологим куполом.
Личный вклад соискателя.
Основные идеи и результаты исследований принадлежат автору диссертации.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на III Всероссийской конференции центров коллективного пользования Министерства образования и науки РФ (КГУ, г. Казань); на Международной научно-практической конференции «Современные технологии- ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения» (ВИКО, г. Казань); на 33 Европейском Вертолетном Форуме (33 European Rotorcraft Foram) (г. Казань); на Четвертой научно-технической конференции «Развитие малой авиации в России» (г. Самара).
Публикации. Всего по теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 4 статьи, 2 патента и труды указанных конференций.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Полный объем работы составляет 174 страницы, в том числе 151 стр. основного текста, 73 рисунка, список литературы (122 наим., 11 стр.), 5 приложений (12 стр.)
Анализ технологического оборудования для формообразования обводообразующих деталей
Из названных панелей наиболее сложными, с точки зрения технологии пластического формообразования, являются длинномерные панели с зонами двойной кривизны (рис. 1.5 в, г). Подчеркнем, что у панелей двойной кривизны, относящихся в соответствии с классификацией П.Н, Белянина [20] к деталям группы 2.2, двойная кривизна имеется не на всей площади панели, а лишь в ограниченных зонах. Такие зоны называют зонами излома. Гауссова кривизна в зонах излома может быть как положительной (двояковыпуклые зоны) так и отрицательной (выпукло-вогнутые, седловидные зоны).
Выше отмечалось, что формообразование панелей двойной кривизны следует выполнять комбинированным методом, сочетающим свободную гибку на гидропрессе и обдувку дробью. Поскольку дробеударное формообразование не способно производить значительное деформирование жестких конструкций, то основным методом, используемым для гибки продольного стрингерного оребрения, комлевых зон и других локальных усилений панелей двойной кривизны является свободная гибка или ее разновидность гибка-впередвижку, а обдувка дробью применяется, в основном, как доводочная операция.
Отдельно следует остановиться на методах достижения требуемой точности продольного и поперечного контуров при формообразовании панелей двойной кривизны.
Так, Е.Н. Мошнин [68] рекомендует вести поучастковое формообразование крупногабаритных деталей методом гибки-впередвижку с поочередным достижением требуемой точности контуров. Сначала достигается требуемая точность на поперечных контурах детали, а затем следует перейти к поучастковому формообразованию детали с ее продольной подачей в штампе и достижением требуемой кривизны в продольном направлении. Поскольку при изгибаниях оболочки продольная и поперечная кривизны связаны между собой, то процедуру поочередного достижения точности продольного и поперечного контуров формообразуемой детали двойной кривизны приходится выполнять многократно. Избавиться от многократности поочередного достижения требуемой точности продольного и поперечного контуров формообразуемой детали можно за счет применения предложенного B.C. Шелковым способа формообразования деталей двойной кривизны , суть которого состоит в том, что на предварительном этапе формовки на каждом участке заготовки создают требуемую чертежом готовой детали Гауссову кривизну, а затем поучастковым изгибанием доводят продольные и поперечные контуры деталей до требуемых значений главных кривизн с сохранением постоянства их произведения, т.е. с сохранением постоянства Гауссовой кривизны.
Дополнительная сложность, которую приходится преодолевать при достижении требуемой точности обводообразующих контуров панели, заключается в разбросе механических свойств и геометрических размеров исходной заготовки. Названное обстоятельство затрудняет использование программного управления процессом формообразования и требует постоянного участия оператора в принятии решения о режимах формообразования на каждом участке панели.
Существенно улучшить ситуацию и довести долю программного режима формообразования до 70...90% удалось А.ЕПашкову, который подробно исследовал процесс комбинированного формообразования панелей и представил это в своей докторской диссертации и монографии .
Продольная кривизна детали при комбинированном формообразовании получается на валковом или прессовом оборудовании, а на стрингерных панелях путем раскатывания ребер. Поперечная кривизна образуется за счет односторонней обработки дробью. Варьирование величинами продольной и поперечной кривизн дает возможность изготовить детали бочкообразной, цилиндрической и седловидной форм, что соответствует Гауссовым кривизнам к 0, к=0, и к 0. Разделение процесса формообразования панели на отдельные операции обеспечивает возможность их контроля и управления, но и этого оказывается недостаточно для получения готовой детали в полностью автоматическом режиме. Разброс механических свойств может привести к набору излишней кривизны, о чем станет известно лишь после того как панель выйдет из камеры дробеударного формообразования когда завершится ее обработка по всей площади. Это потребует трудоемкой ручной работы по «разгибанию» . Поэтому в технологии комбинированного формообразования панелей предусмотрено две операции: предварительное формообразование детали с получением 70...90% требуемой кривизны в программном режиме и окончательная доводка формы в ручном режиме управления гибочным оборудованием. От полной автоматизации процесса, требующей оцифровки промежуточной формы панели и генерации управляющей программы доводочной обработки, создатели комбинированного метода формообразования отказались по причине сложности этих процедур.
Помимо некоторого объема ручной доводки, присутствующего в технологии комбинированного формообразования панелей, к недостаткам следует отнести и тот факт, что для осуществления формообразования требуется несколько видов оборудования- гидропресс (для формообразования локальных усилений), валковая машина или раскатной станок (для набора продольной кривизны), дробеметная установка с программным управлением (для набора поперечной кривизны) и зачистные головки (для абразивной шлифовки лепестковыми кругами обработанных дробью поверхностей).
Из сказанного следует, что формообразование обводообразующих панелей, а особенно панелей двойной кривизны, остается проблемным и требует дальнейшего исследования с целью минимизации доводочных операций и повышения доли программного режима.
Особенности расчета остаточной формы контура при формообразовании панелей с поперечным оребрением
Анализ существующих классификаторов обводообразующих деталей летательных аппаратов показал, что геометрия листовых обшивок и панелей характеризуется в них только линейными размерами- толщинами, радиусами кривизны, профилем оребрения, конфигурацией вырезов и некоторыми другими, а угловые размеры обводообразующих деталей в качестве классификационных признаков не используются. Дело в том, что классификаторы были ориентированы на выбор оборудования, обеспечивающего возможность формообразования деталей с заданными размерами, и не предполагали получения ответа на вопрос о характере управления этим оборудованием, например,- программное управление от системы ЧПУ, или ручное управление с последующей доводкой; простая обтяжка, или обтяжка с дополнительным силовым воздействием на деталь и т.д.
Установлено, что угол охвата обводообразующей детали полностью определяет характер взаимного влияния ее смежных участков. Это относится как к листовым обшивкам, так и к монолитным панелям. У листовых обшивок с малыми углами охвата в зоне купола детали при обтяжке происходит сдвиг боковин к вершине купола с образованием продольных гофров, а у монолитных панелей с малыми углами охвата минимизируются габариты смежных зон, оказывающих влияние на напряженно-деформированное состояние формообразуемого участка панели. Общность листовых деталей и монолитных панелей с малыми углами охвата может быть выражена прилагательным «пологие», т.е. в буквальном смысле слова «имеющие малые углы поката». Для пологих панелей и обшивок обоснованы качественные соотношения их геометрических параметров, позволяющие отнести детали к данной категории.
Исходя из анализа работ по обтяжке листовых обводообразующих деталей можно сделать вывод о том, что существующие методики расчета не позволяют объяснить и математически описать специфику формообразования пологих обшивок, заключающуюся в возникновении продольных гофров на вершине купола детали, и не дают научно обоснованных указаний на введение каких-либо изменений в процесс обтяжки этих деталей, обеспечивающих исключение гофрообразования.
Существующие методики учета взаимного влияния смежных участков формообразуемой панели, основывающиеся на отыскании минимума потенциальной энергии путем решения вариационной задачи, дают лишь качественную оценку этого явления как при больших так и при малых углах охвата и не могут использоваться для составления управляющих программ гидропресса, формообразующего панели методом гибки-впередвижку. Разработанный в предыдущем десятилетии специалистами отечественных предприятий и институтов комбинированный метод формообразования панелей, включающий в себя гибку локальных монолитных усилений на гидропрессе, набор продольной кривизны на гибочно-валковых или давильно-раскатных машинах, набор поперечной кривизны дробеударным методом и зачистку поверхности лепестковыми абразивными кругами, технически сложен и не ориентирован на полную автоматизацию процесса формообразования, поскольку изначально предполагает наличие доводочных работ с ручным управлением для компенсации разброса механических свойств заготовки.
Применительно к панелям пологой формы не выявлено никаких ограничений, препятствующих сочетанию стратегии комбинированного метода формообразования с идеологией составления управляющей программы для гидропресса с ЧПУ, которая бы учитывала пружинение отдельных участков и корректировалась в процессе изготовления панели для компенсации разброса механических свойств, что позволит сократить затраты на оборудование и исключить субъективный фактор из управления процессом формообразования.
Итак, в результате анализа обводообразующих деталей и технологического оборудования, применяемого для их формообразования, была выявлена мало изученная группа деталей из листов и панелей, выделенная из общей номенклатуры по признаку пологости формы. Установлено, что пластическое формообразование пологих обводообразующих деталей сопряжено с рядом присущих только им специфических особенностей, касающихся схем нагружения при формообразовании, методов расчета технологических параметров, поведения заготовки при нагружении и пружинений.
Для преодоления выявленных сложностей при практической реализации процессов пластического формообразования пологих обводообразующих деталей необходимо решить ряд научно-технических задач, которые и будут задачами исследования настоящей работы. Их можно сформулировать следующим образом: 1. Обосновать возможность управления гибкой-впередвижку пологих панелей без учета взаимного влияния смежных отсеков заготовки. 2. Разработать математическую модель процесса гибки-впередвижку и программные продукты, реализующие для пресса СПП-250М алгоритмы составления и корректировки управляющих программ бездоводочного формообразования пологих панелей. 3. Установить причину возникновения продольных гофров при обтяжке пологих обшивок и разработать математическую модель, описывающую этот процесс. 4. Разработать и внедрить в производство специальное технологическое оснащение для пресса ОП-3, позволяющее выполнять обтяжку пологих обшивок без возникновения продольных гофров.
Оценка влияния геометрических и физических параметров процесса обтяжки на возникновение гофрообразования
Поправка АН должна учитывать систематические погрешности, вызванные неточностью установки гибочного инструмента, отклонением от номинала фактических значений механических характеристик панели, нежесткостью портала пресса, нестрогостью методики расчета требуемых ходов пуансона Ни и др.
Учесть влияние случайных факторов можно только по завершении процесса гибки- впередвижку по всем участкам Fy. Для этого следует измерить погрешности АЙу и внести индивидуальные корректировки где АНу — индивидуальная корректирующая поправка, вычисляемая по формуле (2.38)
Массив АНу может содержать большое количество нулевых элементов. Нулевые значения АНу говорят о том, что соответствующие им погрешности АН;у не выходят за рамки допуска. Подгибку панели для обеспечения требуемой точности следует вести только по тем участкам Fy., для которых АНу фО. Предложенные здесь алгоритмы гарантируют получение при формообразовании панели требуемой точности с обеспечением автоматического цикла управления процессом и достижением максимально возможной производительности. 1. В результате проведенных экспериментальных исследований получено подтверждение правомочности выдвинутой в настоящей работе гипотезы об асимптотическом приближении остаточной формы пологой длинномерной панели к совокупности остаточных форм несвязанных отсеков, на которые можно условно разбить эту панель (при кинематическом управлении процессом нагружения). Показано, что названная гипотеза позволяет избавиться от необходимости учета взаимного влияния смежных участков панели через силовые факторы процесса гибки-впередвижку и обеспечивает для дальнейших технологических исследований возможность использования формул цилиндрического изгиба вместо уравнений теории пластин и оболочек. 2. На базе поименованной в п.1 гипотезы создана математическая модель расчета пружинения при свободной гибке, позволяющая назначать основные параметры управления гибочным гидропрессом для получения с заданной точностью длинномерных панелей, в том числе и монолитных панелей с наличием оребрения. 3. Численным моделированием процесса свободной гибки выявлено влияние разброса механических свойств и геометрии формообразуемых панелей на их остаточные прогибы, при этом установлено, что наибольшее влияние на точность формообразования оказывает УСЛОВНЫЙ Предел ТекучеСТИ О"о2. 4. Разработанные алгоритмы назначения и корректировки параметров управления гидропрессом гарантируют получение при формообразовании панели требуемой точности с обеспечением автоматического цикла управления процессом и достижением максимально возможной производительности. Листовые обшивки с пологим куполом весьма проблематичны при формообразовании обтяжкой из-за их склонности к гофрообразованию, поэтому определенный интерес для практики будут представлять математические модели, описывающие эффект гофрообразования при обтяжке и позволяющие не только указать на причины возникновения гофров, но и оценить степень значимости геометрических и физических параметров процесса обтяжки, влияющих на появление и развитие гофров, а также выдать теоретически обоснованные рекомендации по предотвращению гофрообразования. Из практического опыта известно, что при обтяжке листовых деталей с пологим куполом в центральной части детали могут появляться гофры, ориентированные вдоль растянутых волокон (см. рис. 1.4). Для понимания механики возникновения гофров проведем условную разбивку детали на характерные зоны так, как это показано на рис. 3.1. Гофры образуются в центральной зоне купола (зона Кг на рис. З.1.). Ширина этой зоны много меньше ширины детали в«В. При выполнении расчетов критического состояния при котором зарождается продольный гофр, вполне допустимо считать что в— 0. Потеря устойчивости зоны Кг (см. рис. 3.1) происходит под действием нормальных сжимающих усилий 2Т со стороны боковых купольных зон IQ и К3. Нормальные усилия 2Т создаются касательными силами Т, возникающими в боковых изгибных зонах Иь Из с правой и левой стороны от купольных зон Ki и Кз. Возникновение касательных сил Т обусловлено искажением границ зон Иь Из в процессе их деформации. Из первоначально прямоугольных очертаний границы приобретают форму трапеции. Это происходит ввиду неравномерного сужения изгибных зон вдоль их растянутых волокон. Наименьшее растяжение волокна изгибной зоны находится в зоне стыка с купольной зоной, а наибольшее- в точке стыка со свесовой зоной. Поперечные деформации (деформации сужения) связаны с деформациями растяжения линейным соотношением где п.- коэффициент Пуассона (и. 0,35 - при упругих деформациях; р. 0,5 -при пластических деформациях).
Программное обеспечение для формирования сигналов в цифровых и аналоговых каналах управления гидропрессом
В предыдущих параграфах было показано, что величина критических сжимающих напряжений сг находится в интервале от 1 до 5 кгс/мм , что соответствует безразмерному коэффициенту 0,05 = 0,25. Такого поперечного натяжения листовой заготовки (сг 0,25) будет вполне достаточно для исключения гофрообразования при обтяжке. Дальнейшее увеличение G никакой пользы не принесет, а только уменьшит предельно допустимую величину деформации продольного растяжения. На рис. 3.13 показан график зависимости величины уменьшения предельно допустимой деформации продольного растяжения листовой заготовки от величины ее поперечного натяжения Из рис. 3.13 видно, что при 7 =0,15...0,20 предельно допустимая деформация при обтяжке уменьшится на 10...15% от своего номинального значения, т.е. от того значения, которое соответствует обтяжке без поперечного натяжения листовой заготовки. Заметим, что фактическое снижение предельно допустимой деформации при обтяжке Аєх от введения поперечного натяжения листовой заготовки а будет существенно меньше, чем то, которое показано на рис. 3.13. Дело в том, что величина Аєх при построении графика, изображенного на рис. 3.13, находилась из условия одновременного действия в рассматриваемой точке двух максимальных факторов, а именно: деформации продольного растяжения єх и напряжения поперечного натяжения о . Но существование такой точки можно представить себе только теоретически, поскольку практически точки максимумов єх и а расположены в разных местах. Максимум єх находится в центральном волокне листовой заготовки в месте ее схода с обтяжного пуансона, а максимум т находится на вершине купола формообразуемой листовой заготовки (рис. 3.14). Итак, наиболее нагруженным волокном формообразуемой листовой заготовки является ее центральное волокно, которое одновременно воспринимает деформацию продольного растяжения Єх и напряжение поперечного натяжения (7 . Величины єх и а распределены по центральному волокну неравномерно, что видно из рис. 3.14. На участке между точками Т.2 и Т.З напряжения с отсутствуют, поскольку поперечное натяжение создается только в купольной зоне заготовки, т.е. там где потенциально может возникнуть гофр, а на скруглении и свесе поперечное натяжение не создают. В точке Т.2 деформация єх мало отличается от деформации Ех в точке Т.1 и обе они существенно меньше деформации в точке Т.З, которая является опасной в смысле возможного разрыва листовой заготовки при обтяжке. Одновременное действие єх и о будет происходить на участке между точками Т.1 и Т.2. Именно на этом участке и произойдет некоторое снижение ресурса пластичности листовой заготовки (как показано выше, в пределах 10...15% от исходного значения). Но этот участок абсолютно не критичен в смысле возможности возникновения разрыва листовой заготовки. Поэтому можно сказать, что поперечное натяжение листовой заготовки в ее купольной зоне не снижает ресурс пластичности этой заготовки в области ее схода с обтяжного пуансона и не приводит, в конечном счете, к уменьшению предельно допустимой деформации обтяжки. Напряженно-деформированное состояние листовой заготовки при обтяжке с поперечным растяжением: а- эпюры распределения деформации продольного растяжения ех ; б- эпюры распределения напряжения поперечного натяжения О" ; T.I, Т.2, Т.З- характерные точки центрального волокна листовой заготовки. 1. Установлено, что причиной возникновения продольных гофров при обтяжке листовых деталей с пологим куполом являются сжимающие напряжения, возникающие из-за неравномерного сужения заготовки на скругленнях обтяжного пуансона. Предложены формулы, позволяющие вычислить величину сжимающих напряжений в зависимости от исходных геометрических и физических параметров обтягиваемой листовой заготовки. 2. Разработана математическая модель, разграничивающая области устойчивого и неустойчивого деформирования листовой заготовки с пологим куполом за пределом упругости и позволяющая дать обоснованный прогноз о возникновении и развитии продольных гофров исходя из сравнения действующих на заготовку сжимающих напряжений с критическими сжимающими напряжениями, приводящими к потере устойчивости. 3. Проведена оценка влияния геометрических и физических параметров процесса обтяжки листовой детали с пологим куполом на возникновение гофрообразования. Установлено, что критические сжимающие напряжения прямо пропорционально зависят от толщины листовой заготовки и обратно пропорционально- от радиуса кривизны растянутых в купольной зоне волокон. Установлено также, что с ростом деформации растяжения при обтяжке в пластической области происходит резкое снижение величины критических сжимающих напряжений, причем у материалов с меньшим показателем кривой упрочнения такое падение более интенсивное. Показано, что уменьшение радиуса скруглення обтяжного пуансона приводит к уменьшению сжимающих напряжений, вызывающих потерю устойчивости. 4. Разработана методика расчета усилий поперечного растяжения листовой детали с пологим куполом, исключающих гофрообразование при обтяжке. Показано, что минимизировать усилия поперечного растяжения можно за счет пилообразной диаграммы вертикального подъема обтяжного пуансона, обеспечивающей снятие блокирующего воздействия сил трения на разглаживание гофров поперечным растяжением. 5. Комплексный анализ состояния листовой заготовки, подвергнутой продольно-поперечному нагружению при обтяжке, показал, что поперечное натяжение листовой заготовки в пологой купольной зоне не снижает ресурс пластичности этой заготовки в области ее схода с обтяжного пуансона и не приводит, в конечном счете, к уменьшению предельно допустимой деформации обтяжки.
