Введение к работе
Актуальность темы Одной из главных задач современного производства летательных аппаратов является создание новых технологических процессов изготовления деталей, обеспечивающих повышение надежности и экономичности изделий при снижении их массы.
Особенно актуальна проблема получения всевозможных тонкостенных корпусных деталей ЛА. изготавливаемьж из листовых труднодеформируемьж материалов (баки, обечайки, конуса, детали сферической, параболической и ожевальной формы и др.). диаметром свьппе 1000 мм. длиной 5000+10000 мм. с постоянной толщиной вдоль образующей. Аналогичные им детали применяются в изделиях авиационной и ракетно-космической технике, например, емкости, баки, днища космических аппаратов, ракетоносителей, крылатых ракет, ракетных комплексов типа «Энергия» - «Буран». «Протон», «Тополь» и др. Применяются они в боевьж ракетах класса «земля-земля», «воздух-воздух», крылатых ракетах типа «Гранит».
Кроме того, они входят в конструкцию ракетно-космических навигационных приборов По условиям эксплуатации они. как правило, подвергаются всевозможным нагрузкам, особенно, при полете летательных аппаратов в сложных условиях окружающей среды, в том числе в условиях открытого космоса.
Производство подобньж деталей предусматривает широкое применение разнообразных материалов например, алюминиевых сплавов АМцМ, Д164АМВ. АК6; нержавеющих сталей 12Х18Н10Т, 15Х18Н12СЧТЮ (ЭИ654), ВНС-2: титановых сплавов ОТЧ-І: пермаллоев 80НМ. 50НХС, идр.
Такие детали изготавливаются, с применением методов обработки металлов давлением (холодная штамповка на прессах, формовка, вытяжка, штамповка взрывом).
Возрастающие требования к тактико-техническим характеристикам (ТТХ) летательных
аппаратов приводят к необходимости применять новые методы изготовления их корпусных
деталей, которые обеспечивали бы повышение эксплуатационных свойств.
К таким методам изготовления подобньж деталей можно отнести и беспрессовые
методы, которые могут повышать точность корпусных деталей и снизить их массу
(давильныеработы, ротационная вытяжка, круговая прокатка, раскатка)
Однако применение методов беспрессового деформирования не всегда позволяет
изготавливать детали с необходимыми точностными характеристиками.
Наиболее эффективными беспрессовыми методами изготовления подобньж деталей
являются комбинированные методы обработки, например, раскатка роликами с локальным
нагревом, которые позволяют і страшіть недостатки пмгяетвгсчгит wrinfl и "изготовления
УОС НАЦИОНАЛЬНА*!
БИБЛИОТЕКА |
корпусньж деталей летательньж, аппаратов. Деформирование заготовки двумя или тремя роликами позволяет и большей степени локализовать зону деформации. Отсутствие металлоемкой оправки, значительное снижение потребления электроэнергии открывает большие перспективы широкого внедрения деформирующей обработки особенно, при изготовлении крупногабаритных деталей ЛА. Применение локального нагрева заготовки вблизи очага деформации при изготовлении различных осесимметричньж деталей из высокопрочных интенсивно упрочняющихся материалов позволяет значительно интенсифицировать и расширить технологические возможности процесса комбинированной деформирующей обработки
Однако малоизученность этих методов обработки, а также отсутствие практических рекомендаций по применению комбинированных методов обработки для изготовления корпусньж деталей летательньж аппаратов сдерживает их применение на предприятиях отрасли.
В тоже время развитие ракетно-космической техники требует постоянного повышения выходных характеристик изделия.
Решение проблемы может быть обеспечено созданием научных основ технологического обеспечения изготовления крупногабаритных корпусньж тонкостенньж деталей ЛА и на их базе разработке технологии и средств технологического оснащения (СТО) и внедрение их в производство. Проведенные в работе теоретические и экспериментальные исследования решили эту проблему.
В связи с этим исследования, проведенные в диссертационной работе, направленные на повышение эксплуатационных характеристик элементов летательньж аппаратов типа дниш. обечаек больших габаритов, с применением комбинированной деформирующей обработки является весьма актуальным.
Работа выполнялась в соответствии с различными правительственными программами, в том числе с Федеральной Космической Программой Российской Федерации,
Таким образом, анализ состояния проблемы по технологическому обеспечению изготовления крупногабаритных тонкостенньж корпусньж деталей ЛЛ дал возможность сформулировать цель работы и задачи исследования.
Цель работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности технологии производства корпусньж деталей ЛА путем разработки технологического обеспечения изготовления тонкостенньж крупногабаритных осесимметричньж деталей с применением комбинированной деформирующей обработки на базе комплекса расчетных методов и программного обеспечения проектирования технологического процесса.
В мой связи в работе были поставлены и решены следующие задачи:
Изучить механизм формообразования крупногабаритных тонкостенньж осесимметричньж деталей ЛА комбинированной деформирующей обработкой в сочетании с локальным нагревом зоны деформации
Исследовать температурное поле вращающейся заготовки крупногабаритных корпусных деталей ЛА с локальным нагревом в зоне деформации
3 Разработать методику определения составляющих деформации в различных точках
заготовки при комбинированной деформирующей обработке сложно-профильных корпусных
деталей ЛА
4 Определить основные технологические параметры комбинированной
деформирующей обработки, дающие возможность проектирования оборудования и средства
технологического оснащения для изготовления тонкостенньж крупногабаритных корп>сньж
деталей ЛА
5 Разработать методику контроля корпусных сложно-профильных деталей ЛА
6 Разработать технологию изготовления комбинированной деформирующей
обработкой, обор)дование и средства технологического оснащения для ее реализации и
внедрение их в производство изделий ракетно космической техники
Методы исследования Для проведения исследований разработаны методики исследований с применением современного математического аппарата и вычислительной техники Теоретическое исследование очага деформации проводилось с использованием общих закономерностей теории пластической деформации Основные параметры процесса определялись с помощью уравнений механики сплошных сред Аналитические и численные алгоритмы и экспериментальные зависимости явились основой проектирования технологии изготовления крупногабаритных тонкостенньж корпусных деталей ЛА с применением комбинированной деформирующей обработки Для экспериментальных исследований использовались раскатные машины типа MP, лабораторные установки и специальные стенды Степень достоверности результатов исследований подтверждена внедрением резу льтатов в производство
Научная новизна. В результате комплексного исследования выявлены закономерности и установлены взаимосвязи между геометрическими параметрами очага деформации при изготовлении тонкостенньж крупногабаритных осесимметричньж деталей ЛА и технологическими параметрами комбинированной деформирующей обработки на различных стадиях формообразования позволяющие разработать новые технологии и средства технологического оснащения
В работе получены новые научные резу льтаты
-раскрыт механизм формообразования тонкостенньж корпусных крупногабаритных деталей ЛА комбинированной деформирующие обработкой.
-разработаны теоретические модели температурного поля вращающейся плоской заготовки в зоне деформации при раскатке с локальным нагревом крупногабаригньж корпусных сложно-профильных деталей ЛА:
-получены экспериментальные зависимости температурного поля вращающейся плоской заготовки с локальным нагревом от режимов обработки и работы деформирования:
-разработаны методики определения составляющих деформаций в различных точках заготовки при одно- и много- переходной комбинированной деформирующей обработке крупногабаритных корпусных деталей ЛА из листовых материалов:
-разработана методика контроля осесимметричных крупногабаритных корпусных деталей ЛА;
-созданы новые способы комбинированной обработки и устройства для их реализации которые внедрены в производство ракетно-космической техники.
Практическая значимость и реализация результатов работы диссертации заключается в том, что проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили создать технологические основы проектирования и изготовления тонкостенньж крупногабаритных корпусных деталей летательных аппаратов с помощью комбинированной деформирующей обработки - деформирующей обработки и локального нагрева, позволяющие повысить эксплуатационные свойства изделий летательных аппаратов. Предложены новые методы проектирования средств технологического оснащения, а также методика определения основньж технологических параметров обработки, которые нашли широкое применение в промышленности при изготовлении крупногабаритных тонкостенньж деталей летательных аппаратов.
Разработанные в диссертации технологические процессы, средства технологического оснащения внедрены на различных предприятиях ракетно-космической отрасли и предприятиях общего машиностроения — ГосМКБ "Радуга", ГКНПЦ им.М.В.Хруничева. Харьковском электроаппаратном заводе. При этом были изготовлены тонкостенные корпусные детали из различных материалов, которые по своим эксплуатационным характеристикам значительно превосходили детали изготовленные по базовым технологиям.
Так. например, внедрение новой технологии в производство ракетоносителей «Протон» и изделий Х-59М позволило повысить точность размеров геометрических форм с IT10/IT12 квалитегов до IT8/IT9 квалигета. а шероховатость поверхности R, уменьшилась до 1.63/0.16 мкм. При этом общая масса корпусных деталей уменьшилась в среднем на 5-10%. Кроме того, сроки технологической подготовки производства таких изделий уменьшаются в 1.5-2 раза.
Обший экономический эффект от внедрения результатов работы на предприятиях авиационной и ракетно-космической отраслей промышленности составил 2.123.300 руб.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на научно-технических конференциях Харьковского авиационного института в 1984. 1985.1986. 1987 годах; на республиканской научно-технической конференции «Высокоэффективные локальные методы обработки металлов давлением» (г.Краматорск, 1984 год); на Всесоюзной научно-технической конференции «Новое в кузнечно-штамповочном производстве» (г.Казань. 1984 год); на 4-й Всесоюзной конференции «Новые разработки в холодно-штамповочном производстве» (г.Ташкент, 1984 год); на Всесоюзной научно-технической конференции МВТУ им.Баумана «Эффективные технологические процессы листовой штамповки» (г.Москва. 1986 год); на Зональной конференции «Автоматизация процессов обработки металлов давлением» (г.Пенза. 1986 год); на Республиканской научно-технической конференции «Проблемы конструирования и технологии производства машин» (г.Кировоград, 1986 год); на Всесоюзной научно-технической конференции «Вопросы развития технологии, оборудования и автоматизации к)знечно-штамповочного производства» (г.Барнаул, 1986 год); на 3-й Всесоюзной конференции «Автоматизация исследований несущей способности и длительной прочности летательных аппаратов» (г.Харьков, 1988 год); на Республиканской конференции «Проблемы пластичности в технологии» (г.Харьков, 1989 год); на Международной конференции «Прогрессивные технологические процессы» (г.Херсон. 1991 год): на Всесоюзной научно-технической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для изготовления тонкостенных изделий» (г.Москва, 1992 год); на Международной научно-технической конференции «Высокие наукоемкие и ноосферные технологии в машиностроении» (г.Москва. 1998 год); на 5-й Международной научно-практической конференции «Современные проблемы геометрического моделирования» (г.Мелитополь, 1998 год): на секции НТС ФГПУ "НПО" Техномаш" 2002, 2003 годы.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 58 печатных работ, в том числе 4 монографии. 2 учебных пособия. 8 авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, выводов, библиографическою списка, включающею 189 источников. Работа содержит 235 страниц основного текста. 101 рисунок. 9 таблиц и 3 приложения.
