Формообразование эксцентрических переходов обжимом трубных заготовок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.09, кандидат наук Алексеев, Дмитрий Алексеевич

• Алексеев, Дмитрий Алексеевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Алексеев, Дмитрий Алексеевич

Содержание

Введение

1 Современное состояние теории и технологии обжима трубных заготовок

1.1 Основные технологические схемы получения переходов холодной штамповкой

1.2 Исследования процесса обжима трубных заготовок

1.3 Использование метода конечных элементов для анализа процессов ОМД

1.4 Цели и задачи

2 Разработка математической модели

2.1 Постановка задачи о течении жесткопластической материала

2.2 Конечно-элементная модель течения жесткопластической среды

2.3 Моделирование контакта заготовки с деформирующим инструментом

2.4 Оценка накопления повреждаемости и силовых параметров процесса

2.5 Описание разработанного программного комплекса

2.6 Оценка адекватности разработанной математической модели

2.7 Основные результаты и выводы

3 Исследование процесса обжима с внешним подпором

3.1 Исходные данные для моделирования

3.2 Исследование напряженно-деформированного состояния

3.3 Накопление повреждаемости и силовые параметры

3.4 Анализ геометрии обжатой заготовки

3.5 Основные результаты и выводы

4 Влияние основных технологических параметров на процесс формообразования эксцентрического перехода

4.1 Планирование численного эксперимента

4.2 Силовые параметры

4.3 Деформационные параметры и степень использования ресурса пластичности

4.4 Геометрия изделия

4.5 Основные выводы и результаты

5 Использование результатов исследований

5.1 Рекомендации по определению технологическихпараметров________

операции обжима

5.2 Определение технологических параметров для изготовления перехода 3-76x3-57x3

5.3 Основные результаты и выводы

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формообразование эксцентрических переходов обжимом трубных заготовок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Обеспечение конкурентоспособности современного машиностроительного и металлообрабатывающего производства возможно созданием энерго- и ресурсосберегающих технологических процессов изготовления изделий требуемого качества.

В машиностроении, судостроении, авиастроении, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности широко применяются трубные переходы, которые необходимы для плавного изменения диаметра трубопровода.

Одним из путей повышения эффективности имеющихся и создания новых высокоэффективных технологических процессов изготовления трубных переходов является разработка и использование научно обоснованных методов определения параметров формоизменяющих операций, 1^шляющих^щюжгь объем натурных испытаний и ускорить технологическую подготовку производства.

Современное состояние развития компьютерной техники дает возможность применения математического моделирования, позволяющего оценить кинематику течения металла, исследовать напряженно-деформированное состояние и накопление повреждаемости в любой точке заготовки, определить энергосиловые параметры процесса, предсказать образование возможных дефектов. Особенно это актуально для решения малоисследованных трехмерных задач обработки металлов давлением, в том числе процессов штамповки эксцентрических переходов.

Таким образом, актуальной задачей является создание научно-обоснованного подхода к определению технологических параметров операции обжима трубных заготовок, учитывающего трехмерный характер течения упрочняющегося материала, контактное трение и накопление микроповреждений.

Работа выполнена в соответствии с грантами РФФИ 10-01-97507-р_центр_а, 11-01 -97516-р_центр_а.

Целью работы является повышение эффективности изготовления эксцентрических переходов за счет создания научно-обоснованного подхода определения технологических параметров операции обжима с наружным подпором трубных заготовок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать математическую модель деформирования заготовки жестким инструментом, учитывающую сложную трехмерную геометрию деформирующего инструмента, упрочнение материала, накопление повреждаемости, контактное трение и возможность отхода заготовки от поверхности инструмента;

2) разработать программный комплекс для математического моделирования процесса деформирования заготовки жестким инструментом; __3.)_пров.е.сти_с_помощью_разработанного-программного-комплекса-теоретиче-ские исследования процесса обжима трубной заготовки;

4) установить влияние контактного трения, геометрии инструмента и трубной заготовки на накопление повреждаемости, геометрию изделия, силовые и деформационные параметры процесса обжима;

5) разработать рекомендации по проектированию технологических процессов изготовления эксцентрических переходов.

Объект исследования: Процессы изготовления штампованных переходов из трубных заготовок.

Предмет исследования: Холодный обжим с внешним подпором трубных заготовок при изготовлении эксцентрических-переходов.

Методы исследования. Теоретические исследования процесса обжима трубных заготовок выполнены с использованием основных положений механики деформируемого твердого тела, теории течения жесткопластического материала, метода конечных элементов, аналитической геометрии, методов математической статистики и планирования многофакторного эксперимента. Для оценки степени использования ресурса пластичности материала использован

феноменологический критерий накопления микроповреждений. Исследования выполнены с помощью разработанного программного комплекса, математического пакета MathCAD и CAD-системы KOMTIAC-3D Ноше.

Автор защищает:

1) предложенную математическую модель трехмерного течения жесткопла-стического материала заготовки при воздействии жестким инструментом;

2) результаты теоретических исследований процесса обжима с внешним подпором трубной заготовки из стали СтЗ;

3) математические модели, описывающие влияние трения, геометрии инструмента и исходной заготовки на силовые, деформационные параметры, степень использования ресурса пластичности, основные геометрические параметры изделия из стали СтЗ;

_4.)_предложенные-рекомендации-по-выбору'формьги"размеров~исходной заготовки, угла конусности и рабочего диаметра матрицы.

Научная новизна:

Выявлены закономерности изменения силовых параметров, напряженно-деформированного состояния заготовки, геометрических параметров изделия и накопления микроповреждений при асимметричном обжиме трубных заготовок с помощью разработанной математической модели, учитывающей трехмерный характер течения упрочняющегося материала и контактное трение.

Достоверность результатов обеспечена строгостью математической постановки задачи, корректным применением известных математических методов, многократным тестированием разработанных алгоритмов, сопоставлением результатов расчетов с экспериментальными данными.

Практическая ценность:

1) разработано программное обеспечение для компьютерного моделирования формоизменяющих операций холодной листовой штамповки;

2) предложены рекомендации по определению технологических параметров операции асимметричного обжима трубных заготовок.

Реализация работы:

1) результаты работы использованы в опытном производстве ОАО «ТНИ- / ТИ» при разработке технологических процессов изготовления эксцентрических переходов;

2) отдельные результаты исследований использованы в учебном процессе при подготовке магистров по направлению 151000 «Технологические машины и оборудование», бакалавров и магистров по направлению 150700 «Машиностроение», а также использованы в научно-исследовательской работе студентов, при выполнении курсовых и дипломных проектов на кафедре «Механика пластического формоизменения» ТулГУ.

Апробация работы. Материалы работы докладывались на V Региональной молодежной научно-практической конференции «Молодежные инновации»

(ТулГУ,_г_.__Т_ула,_2011_г.),—XXIII—Международной—инновационно^—

ориентированной конференции молодых ученых и студентов (ИМАШ РАН, г. Москва, 2011 г.), Международной научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы современной науки: свежий взгляд и новые подходы» (Приволжский научно-исследовательский центр, г. Йошкар-Ола, 2012 г.), а также ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета (г. Тула, 2011 -2013 г.г.).

Публикации. За время подготовки диссертации опубликовано 10 статей, 9 из которых в рецензируемых изданиях, внесенных в список ВАК.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы из 75 наименований и содержит 131 страницу машинописного текста, включая 84 рисунка и 4 таблицы, приложение.

Во введении обоснована актуальность рассмотренной в работе задачи, сформулированы цель работы, приведены положения, выносимые на защиту, описано краткое содержание разделов диссертации.

В первом разделе рассмотрено современное состояние теории и технологии процесса обжима трубных заготовок. Рассмотрены методы изготовления штампованных переходов. Описаны основные преимущества изготовления трубных переходов обжимом с внешним противодавлением. Выполнен обзор результатов теоретических и экспериментальных исследований процессов обжима трубных заготовок, что позволило сформулировать цель и задачи работы.

Второй раздел посвящен разработке математической модели трехмерного течения жесткопластического материала под действием жесткого инструмента. Математическая модель основана на применении метода конечных элементов и теории течения жесткопластической среды. Описан принцип работы и основные возможности разработанного программного комплекса. Проведена оценка работоспособности и адекватности предложенной математической модели и разработанного программного комплекса.

В третьем разделе представлены результаты теоретических исследований процесса асимметричного обжима трубной заготовки. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния, накопления микроповреждений, изменения технологической силы процесса, а также геометрии обжатой заготовки из стали СтЗ.

В четвертом разделе рассмотрено влияние основных технологических параметров на геометрию обжатой заготовки, степень использования ресурса пластичности, деформационные и силовые параметры процесса. Получены математические модели, описывающие рассмотренные зависимости.

В пятом разделе предложены рекомендации по определению геометрических параметров исходной заготовки и формообразующей матрицы, приводится общая методика по использованию разработанного программного комплекса для оценки технологических параметров операции обжима.

Использование предложенных рекомендаций и разработанного программного комплекса позволяет сократить сроки подготовки производства экс-

центрических переходов, снизить трудоемкость и материалоемкость, а также повысить точность обжатых заготовок.

Полученные результаты использованы при проектировании технологического процесса изготовления трубного перехода 3-76x3-57x3 ГОСТ 17378 -2001 и штамповой оснастки.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНОЛОГИИ ОБЖИМА ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК 1.1 Основные технологические схемы получения переходов

холодной штамповкой

Переходы применяют для плавного изменения диаметра трубопровода. По конструкции переходы подразделяют на концентрические (рис. 1.1) и эксцентрические (рис. 1.2) [10, 16, 55]. Концентрические переходы применяют преимущественно в вертикальных трубопроводах. Для соединения труб по нижней образующей линии применяют эксцентрические переходы (горизонтальные трубопроводы).

Для работы в малоагрессивных и среднеагрессивных средах переходы изготавливают из углеродистых сталей (СтЗ, 10, 20). В трубопроводах транспортирующих высокоагрессивные среды применяют переходы из легированных и высоколегированных сталей (15ХМ, 15Х5М, 12Х18Н10Т и др.).

Штампованные переходы изготавливают из стальных бесшовных труб. Технологический процесс изготовления переходов включает разрезку труб на заготовки, штамповку перехода и токарную обработку торцов. Применяют следующие способы штамповки переходов: холодную штамповку обжимом, холодную и горячую штамповку раздачей, холодную комбинированную штамповку раздачей с обжимом, последовательную многооперационную штамповку, холодную штамповку обжимом с наружным подпором (с внешним противодавлением) [10, 55].

Холодную штамповку переходов обжимом производят в штампе, схема которого представлена на рис. 1.3. Диаметр трубной заготовки принимают в соответствии с большим диаметром перехода. Трубную заготовку устанавливают в цилиндрической части матрицы. При движении ползуна пресса вниз заготовка проталкивается в матрицу. Для выталкивания обжатой заготовки при обратном ходе пуансона применяют выталкиватель.

\л /Яа 12,5

Рис. 1.1. Схема концентрического перехода

~> 5

Рис. 1.2. Схема эксцентрического перехода

Рис. 1.3. Схема штампа для холодной штамповки переходов обжимом: 1 - матрица; 2 - пуансон;

3 - заготовка; 4 - выталкиватель

Холодная штамповка переходов с наружным подпором (с внешним противодавлением) позволяет повысить предельные возможности формоизменения. Использование наружного подпора снижает возможность потери устойчивости и образования складок, благодаря чему за одну операцию достигается большие степени деформации (данный метод позволяет изготовлять переходы с соотношением диаметров до ¿//£> = 0,5). Применение наружного подпорного кольца также ограничивает выпучивание необжимаемой части трубной заготовки. Схема штампа показана на рис. 1.4. При движении ползуна пресса вниз

сначала происходит смыкание подпорного кольца с матрицей, затем при движении пуансона вниз осуществляется обжим заготовки [10].

Рис. 1.4. Схема штампа для штамповки концентрических переходов обжимом с наружным подпором: 1 - матрица;

2 - пуансон; 3 - подпорное кольцо;

4 - выталкиватель; 5 - заготовка

Метод обжима с внешним противодавлением используется также для штамповки эксцентрических переходов (рис. 1.5).

Штамповка переходов раздачей осуществляется в следующей последовательности. Заготовку устанавливают в матрицу. Конический пуансон вводят внутрь трубной заготовки. При этом растянутая часть заготовки обжимает цилиндрический участок пуансона. Основным недостатком метода раздачи явля-

ется возникновение в очаге деформации растягивающих средних напряжений, что снижает предельные возможности формоизменения за одну операцию [10].

Рис. 1.5. Схема штампа для штамповки эксцентрических переходов обжимом с наружным подпором: 1 - матрица; 2 - пуансон; 3 - подпорное кольцо;

4 - выталкиватель; 5 - заготовка

Холодную комбинированную штамповку переходов раздачей с обжимом применяют при малых степенях обжима. Данный метод характеризуется совмещением в одной операции раздачи верхней части трубной заготовки и обжатия ее нижней части, благодаря чему сокращается время штамповки.

Штамповка может выполняться в последовательности раздача - обжим или обжим - раздача. В первом случае обеспечивается большая устойчивость

заготовки благодаря увеличению диаметра растянутой части. Для второго случая характерно появление бочковидности необжатой части заготовки при значительных деформациях. Устраняется бочковидность при раздаче, калибровка осуществляется матрицей и пуансоном.

Рис. 1.6. Схема штампа для комбинированной штамповки переходов раздачей и обжимом: 1 - матрица; 2 - пуансон;

3 - заготовка; 4 - выталкиватель

Благодаря совмещению операций раздачи и обжима в одном штампе повышается степень деформации, также штамповка в последовательности раздача - обжим требует на 30% меньше технологической силы по сравнению с обжимом.

На рис. 1.6 представлена схема штампа для комбинированной штамповки переходов по схеме раздача - обжим. При движении ползуна пресса вниз пуан-

сон входит внутрь трубной заготовки, установленной в матрице. Верхний торец трубной заготовки, раздаваясь, перемещается до опорного буртика пуансона, который проталкивает заготовку в матрицу. В момент смыкания верхней и нижней частей штампа заготовка калибруется по наружной и внутренней поверхностям. Отштампованный переход удаляется из штампа выталкивателем при обратном ходе ползуна пресса.

Многооперационная штамповка переходов заключается в многократных последовательных операциях штамповки холодным обжимом с раздачей или наоборот. Данный процесс позволяет достичь малых отношений d/D, но отличается значительной трудоемкостью и продолжительностью. Каждая операция обжима или раздачи сопровождается нормализацией или отжигом. Поэтому многооперационную штамповку применяют в редких случаях [10].

1.2 Исследования процесса обжима трубных заготовок

Вопросы теории и технологии обжима трубных заготовок получили развитие в работах Ю.А. Аверкиева, Н.П. Агеева, В.В. Гедионова, М.Н. Горбунова, И.А. Гореловой, С.А. Евсюкова, М.Ф. Каширина, В.Д. Кухаря, Э.Л. Мельникова, А.Г. Овчинникова, А.Г. Пашкевича, О.В. Пилипенко, Е.А. Попова, В.Н. Фролова, A.B. Черняева, В.Н. Чудина, С.С. Яковлева и др.

Аналитические методы расчета процессов обжима трубной заготовки базируются на совместном решении приближенных дифференциальных уравнений равновесия и условия текучести с учетом граничных условий задачи.

Как правило, рассмотрены решения задач деформирования тонкостенных трубных заготовок, в которых применены основные положения безмоментной теории оболочек вращения. В качестве модели трения использован закон Амонтона-Кулона.

Для расчета силы процесса используют выражение вида

'ртах

Р = пИ • 5

где й - диаметр необжатой части; 5 - толщина стенки заготовки; стртах максимальное значение меридионального напряжения.

(1.1)

Рис. 1.7. Схема обжима трубной заготовки в конической

матрице

В работе [54] получено выражение для расчета максимального меридионального напряжения, возникающего при обжиме трубной заготовки в конической матрице без образования горловины (рис. 1.7), приближенно учитывающее упрочнение материала

'ртах

П( г

+ (3-2соза),

V Я)

где а5о - начальный предел текучести; П - модуль упрочнения; |д - коэффициент трения.

Также получена формула, учитывающая изменение толщины стенки при деформировании

'ртах

0 +

П( г} R

'Л

Л

1 +

(l + |uctga)^l (3-2 eos а).

Анализ формул показывает, что меридиональное напряжение увеличивается с уменьшением отношения r/R , а также при увеличении коэффициента трения и начального предела текучести материала и модуля упрочнения. Зависимость cjpmax от угла конусности матрицы имеет сложный характер. С увеличением угла конусности величина ctga стремится к нулю, а множитель, учитывающий влияние изгиба (3-2cosa), увеличивается. Данную зависимость подтверждают экспериментальные графики силы, построенные по данным Ю.А. Аверкиева (рис. 1.8) [54].

0,03

0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0

[МН]

\

2

0

10 20 30 40

a [..Л

Рис. 1.8. Зависимость силы от угла конусности: 1 - без смазки; 2 - машинное масло с графитом

В работе [56] аналогичным образом получено выражение, приближенно учитывающие упрочнение и утолщение стенки. При выводе формулы было принято допущение, что для всего очага деформации справедлива формула

5 = ^

где ¿'о - толщина стенки исходной заготовки.

Ю.А. Аверкиевым получена зависимость при использовании степенной аппроксимации кривой упрочнения [1]

где ств - временное сопротивление разрыву материала заготовки; у р - равномерное сужение образца при растяжении; К = Б/с1 - коэффициент обжима.

Из формулы (1.2) получено выражение для определения оптимального угла конусности матрицы, при котором меридиональное напряжение минимально

В работе [15] указано, что при углах конусности матрицы а >55° заготовка будет терять контакт с рабочей поверхностью матрицы и начнет выворачиваться. По мере перемещения пуансона заготовка продолжит заворачиваться внутрь по радиусу свободного изгиба.

При обжиме по схеме, изображенной на рис. 1.9, под воздействием изгибающих моментов будет происходить образование цилиндрического участка диаметром с1. Существенное влияние на точность диаметра горловины (обжатой части) заготовки оказывает радиус закругления рабочей кромки матрицы гм . Если естественный радиус изгиба больше радиуса закругления рабочей

кромки матрицы гм , то заготовка будет терять контакт с поверхностью матрицы. В этом случае диаметр горловины будет меньше диаметра матрицы. Естественный радиус изгиба зависит от толщины и диаметра заготовки, а также от угла конусности матрицы а. При гм > гр образование зазора между горловиной

и поверхностью матрицы происходить не будет, в этом случае диаметр обжатой части будет равен диаметру матрицы [1].

Учет влияния дополнительных напряжений, вызванных изгибом и спрямлением краевого участка заготовки при выходе из очага деформации осуществляется добавлением к величине стртах слагаемого sfsfd sin а [1].

Рис. 1.9. Схема обжима трубной заготовки с образования

горловины

В работе [45] получены формулы для расчета меридионального напряжения, возникающего при образовании конического и цилиндрического участков при обжиме трубной заготовки из анизотропного материала.

В работе [34] представлена формула для расчета меридионального напряжения, возникающего в заготовке при штамповке обжимом в открытом штампе (без противодавления) изделия асимметричной формы (рис. 1.10)

л (Л Л 5(1 + исгеа), Э 5 5

сортах (1 + |1с1ёаП-- -+ - + - ,

Р I \ 2£>8Н1 а Л О

где а 5 - сопротивление деформированию.

Установлено, что при штамповке изделия асимметричной формы обжимом торец горловины будет расположен непараллельно относительно торца не-

обжатой части. Для обеспечения параллельности кромок основания и горловины рекомендуется использовать заготовку с косым срезом под углом |3. Для расчета тангенса угла (3 А.Г. Овчинниковым и В.В. Гедионовым предложена следующая формула [34]:

= % ^ ■ а А-собсх),

где = 1,1 - поправочный коэффициент, установленный экспериментально.

Заготовку с косым срезом рекомендуется применять при угле а >25° и коэффициенте обжима АГ > 1,5.

В работе [67] представлены основные соотношения математические модели процесса штамповки обжимом осесимметричного и асимметричного изделия без образования горловины. Соотношения получены с использованием

Рис. 1.10. Расчетная схема изделия полученного обжимом в эксцентрической конической матрице

энергетических принципов механики сплошной среды. Контактное трение и упрочнение материала заготовки не учитывалось. Получены выражения для расчета работы внутренних сил. Из условия минимума энергии формоизменения переходят к соотношениям для расчета силы процесса.

Для большинства процессов обжима предельные возможности формоизменения ограничены потерей устойчивости в виде образования поперечных и продольных складок. Вид потери устойчивости зависит в основном от относительной толщины стенки ^/Х) заготовки, механических свойств материала и технологической схемы процесса. На основе опытов установлено, что при относительной толщине заготовки я/!) > 0,02 осевая потеря устойчивости наступает при артах = а5. При относительной толщине стенки б/Е) > 0,02 ... 0,03 образуются поперечные (кольцевые) складки на участке сопряжения конической и цилиндрической частей заготовки. При .у/!) < 0,02 ... 0,03 возникают продольные складки в зоне пластической деформации, направленные вдоль образующей. В некоторых случаях (при обжиме с внешним и двусторонним противодавлением) предельный коэффициент обжима зависит от пластичности материала [1, 15, 34].

1.3 Использование метода конечных элементов для анализа процессов ОМД

В настоящее время с развитием компьютерной техники широкое распространение получил метод конечных элементов (МКЭ). МКЭ относится к численным методам анализа, при котором исследуемая область аппроксимируется конечными элементами. Основное преимущества метода заключается в универсальном подходе решения задачи. Он без существенных затруднений применим для произвольных областей и различных типов граничных условий.

Среди работ посвященных применению МКЭ для расчета процессов обработки металлов давлением можно выделить [50, 56, 63, 66, 71]. В данных ра-

ботах продемонстрированы возможности МКЭ при решении нелинейных задач пластического формоизменения с граничными условиями, определяемыми из взаимодействия заготовки с жестким инструментом.

При использовании МКЭ возможно исследование изменения напряженно-деформированного состояния в каждой точки очага деформации для объектов со сложной геометрией и реологическими свойствами материала.

Среди программных продуктов, основанных на МКЭ, можно отметить MSC.Marc фирмы MSC.Software Corporation и ABAQUS/Standart компании Dassault Systèmes. Однако необходимо отметить, что перечисленные программные комплексы являются универсальными и «тяжелыми», что с одной стороны является большим плюсом. С другой стороны, универсальность делает процесс подготовки данных трудоемким и требует специальной подготовки у пользователя.

Из специализированных программных продуктов можно выделить Deform 3D компании Scientific Forming Technologies Corporation и QForm 2D/3D, разработанной в компании ООО «КванторФорм». Следует отметить, что в программном комплексе QForm 2D/3D отсутствует возможность детального анализа напряженно-деформированного состояния и накопления повреждаемости в материале заготовки. Также можно отметить, что программный комплекс ориентирован для решения задач объемной штамповки. Программный продукт Deform 3D дает большие возможности при исследовании напряженно-деформированного состояния по сравнению с QForm 2D/3D, однако к недостаткам можно отнести отсутствие критериев повреждаемости, учитывающих влияние среднего напряжения в схеме напряженного состояние на пластичность материала. Можно отметить, что в Deform 3D отсутствует модель трения А.Н. Леванова [36] , позволяющая повысить точность расчетов, по сравнению с имеющимися моделями Амонтона-Кулона и Прандтля.

1.4 Цели и задачи

На основе выполненного обзора работ установлено, что силовые параметры, предельные возможности формоизменения, а также геометрия изделия при штамповке обжимом зависят от технологической схемы процесса, контактного трения, механических свойств материала, геометрии матрицы и исходной заготовки.

Установлено, что наиболее исследованы процессы получения осесиммет-ричных изделий. Процессы асимметричного обжима трубных заготовок недостаточно изучены.

Анализ литературы показал, что МКЭ позволяет исследовать процессы обработки металлов давлением без существенных допущений и упрощений. Установлено, что данный метод дает возможность исследовать кинематику течения материала, изменение напряженно-деформированного состояния заготовок со сложной геометрией.

Целью работы является повышение эффективности изготовления эксцентрических переходов за счет создания научно-обоснованного подхода определения технологических параметров операции обжима трубных заготовок.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать математическую модель деформирования заготовки жестким инструментом, учитывающую сложную трехмерную геометрию деформирующего инструмента, упрочнение материала, накопление повреждаемости, контактное трение и возможность отхода заготовки от поверхности инструмента;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Алексеев, Дмитрий Алексеевич, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аверкиев Ю.А., Аверкиев А.Ю. Технология холодной штамповки: учеб. пособие для вузов по специальностям «Машины и технология обработки металлов давлением» и «Обработка металлов давлением». М.: Машиностроение, 1989. 304 с.

2. Агеев Н.П., Данилин Г.А., Огородников В.П. Технология производства патронов стрелкового оружия. Ч. 2. Процессы штамповки. СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. ун-т, 2006. 533 с.

3. Алексеев Д.А. Силовые параметры операции обжима при получении эксцентрического перехода // Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 7. Ч. 2. С. 232-238.

4. Алексеев Д.А. Вариант конечно-элементной модели для решения трехмерных задач холодной штамповки // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 10. С. 122- 126.

5. Алексеев Д.А. Моделирование штамповки эксцентрического перехода // Известия ТулГУ. Технические науки. 2012. Вып. 10. С. 137 - 141.

6. Алексеев Д.А., Грязев М.В. Моделирование процесса гидроформовки методом конечных элементов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2010. №9. С. 6 - 9.

7. Алексеев Д.А., Пасько А.Н. Конечно-элементное моделирование контактного трения в процессах обработки металлов давлением // Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 1. С. 105-112.

8. Алексеев Д.А., Пасько А.Н., Алексеев П.А. Моделирование контакта инструмента с заготовкой в трехмерных задачах обработки металлов давлением // Известия ТулГУ. Технические науки. 2010. Вып. 3. С. 173 - 176.

9. Алексеев Е.Р., Чеснокова О.В., Кучер Т.В. Самоучитель по программированию на Free Pascal и Lazarus. Донецк: ДонНТУ, Технопарк ДонНТУ УНИТЕХ, 2009. 503 с.

10. Антикайн П.А., Зыков А.К. Изготовление объектов котлонадзора. Справочник. М.: Металлургия, 1980. 321 с.

11. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов / пер. С.А. Алексеева и др.; под ред. А.Ф. Смирнова. М.: Стройиздат, 1982. 448 с.

12. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Бином, 2003. 632 с.

13. Богатов А.А., Мижирицкий О.И., Смирнов C.B. Ресурс пластичности металлов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1984. 144 с.

14. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы / пер. с англ. М.: Мир, 1984. 428 с.

15. Горбунов М.Н. Технология заготовительно-штамповочных работ в производстве самолетов: учеб. пособие для вузов / 2-е изд. перераб и доп. М.: Машиностроение, 1981. 224 с.

16. ГОСТ 17378 - 2001. Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Переходы. Конструкция. - Взамен ГОСТ 17378 - 83; введ. 2003 - 01 - 01. Минск: Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 2002. 15 с.

17. ГОСТ 17380 - 2001. Детали трубопроводов бесшовные приварные из углеродистой и низколегированной стали. Общие технические условия. - Взамен ГОСТ 17380 - 83; введ. 2003 - 01 - 01. Минск: Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; М.: Изд-во стандартов, 2006. 15 с.

18. Грудев А.П., Зильберг Ю.В., Тилик В.Т. Трение и смазка при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1982. 312 с.

19. Грязев М.В., Пасько А.Н., Алексеев Д.А. Программа для расчета трехмерных процессов холодной штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. №11. С. 41 - 44.

20. Грязев М.В., Пасько А.Н., Алексеев Д.А. Программный комплекс для моделирования процессов холодной штамповки жестким инструментом // Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 4. С. 8 - 13.

21. Гун Г .Я. Математическое моделирование обработки металлов давлением: учеб. пособие. — М.: Металлургия, 1983. 352 с.

22. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением: учеб. пособие для вузов. М.: Металлургия, 1980. 456 с.

23. Гусаров В.М. Статистика: учеб. пособие для вузов. М.: ЮНИТИДАНА. 2003. 463 с.

24. Данилин Г.А., Огородников В.П. Теоретические расчеты процессов комбинированного пластического формоизменения. СПб.: Изд-во Балт. гос. техн. унт, 2004. 304 с.

25. Данченко В.Н., Миленин A.A., Головко А.Н. Производство профилей из алюминиевых сплавов. Теория и технология. Днепропетровск: ДНВП «Системные технологии», 2001. 448 с.

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

27. Демин В.А. Проектирование процессов толстолистовой штамповки на основе прогнозирования технологических отказов. М.: Машиностроение-1, 2002. 186 с.

28. Джордж А., Лю Дж. Численное решение больших систем уравнений / пер. с англ. М.: Мир, 1984. 333 с.

29. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике / под ред. Б.Е. Победри. М.: МИР, 1975. 539 с.

30. Зубцов М.Е. Листовая штамповка: учеб. пособие для вузов / 2-е изд. перераб и доп. Л.: Машиностроение, 1980. 432 с.

31. Изготовление сложных полых деталей / К.Н. Богоявленский, Е.И. Серяков, А.Н. Кобышев, Н.Ф. Воронина; под ред. К.Н. Богоявленского. Л.: Машиностроение, 1979.218 с.

32. Исаченков Е.И. Штамповка резиной и жидкостью. М.: Машиностроение, 1967. 367 с.

33. Клованич С.Ф. Метод конечных элементов в нелинейных задачах инженерной механики / Библиотека журнала «Свгг геотехшки», 9-й выпуск. 3.: ООО «ИПО «Запорожье», 2009. 400 с.

34. Ковка и штамповка. В 4 т. Т. 4. Листовая штамповка / Под ред. А.Д. Матвеева. М.: Машиностроение, 1987. 544 с.

35. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. Л.: Металлургия, 1970. 229 с.

36. Контактное трение в процессах обработки металлов давлением / А.Н. Леванов, В.Л. Колмогоров, С.П. Буркин, Б.Р. Картак и др. М.: Металлургия, 1976. 416 с.

37. Краснов М.В. OpenGL. Графика в проектах Delphi. СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 352 с.

38. Кроха В.А. Кривые упрочнения металлов при холодной деформации. М.: Машиностроение, 1968. 131 с.

39. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести / 2-е изд. М.: Машиностроение, 1975. 400 с.

40. Нечепуренко Ю.Г., Трегубов В.И., Яковлев С.П., Яковлев С.С. Теория формообразующих операций листовой штамповки: учеб. пособие / под ред. С.П. Яковлева. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 240 с.

41. Новик Ф.С., Арсов Я.Б. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования экспериментов. М.: Машиностроение, 1980. 304 с.

42. Пасько А.Н., Алексеев Д.А. Конечно-элементный подход к моделированию процессов гидромеханической формовки // Известия ТулГУ. Технические науки. 2011. Вып. 4. С. 30 - 36.

43. Пасько А.Н., Алексеев Д.А. Математическая модель пластического формоизменения заготовки жестким инструментом // Вестник ТулГУ. Актуальные вопросы механики. 2011. Вып. 7. С. 128 - 134.

44. Пасько А.Н., Алексеев Д.А. Математическое моделирование процессов гидравлической и гидромеханической формовки // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2011. №11. С. 45 - 48.

45. Пилипенко О.В. Обжим и раздача трубных заготовок из анизотропныз материалов. Тула: Изд-во ТулГУ, 2007. 150 с.

46. Пластичность и разрушение / B.JI. Колмогоров, A.A. Богатов, Б.А. Мигачев, Е.Г. Зудов и др.; под ред. B.JI. Колмогорова. М.: Металлургия, 1977. 336 с.

47. Попов Е.А., Ковалев В.Г., Шубин И.Н. Технология и автоматизация листовой штамповки: учеб. пособие для вузов. М.: Изд-во МГТУ, 2000. 480 с.

48. Расчет и проектирование процессов объемной и листовой штамповки: учеб. пособие / В.Н. Су бич, H.A. Шестаков, В. А. Демин, A.B. Власов. М.: МГИУ, 2007. 414 с.

49. Рубинович Л.Д. Изготовление и монтаж трубопроводов и охлаждающих приборов холодильных установок. М.: Пищевая промышленность, 1966. 231 с.

50. Рыбин Ю.И., Рудской А.И., Золотов A.M. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. СПб.: Наука, 2004. 644 с.

51. Сабоннадьер Ж.-К., Кулон Ж.-Л. Метод конечных элементов и САПР / пер. с франц. М.: Мир, 1989. 190 с.

52. Самарский A.A., Гулин A.B. Численные методы. М.: Наука, 1989. 432 с.

53. Сизова И.А. Обжим с утонением трубчатых заготовок: дис. ... канд. техн. наук: / ТулГУ. Тула: 2003. 137 с.

54. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением: учеб. пособие для вузов / 4-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1977. 423 с.

55. Тавастершна Р.И. Изготовление и монтаж технологических трубопроводов. М.: Высш. школа, 1967. 287 с.

56. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. У иксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и др.; под ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. М.: Машиностроение, 1983. 598 с.

57. Третьяков A.B., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением / 2-е изд. М.: Металлургия, 1973. 224 с.

58. Тюкачев H.A., Илларионов И.В. Программирование графики в Delphi. СПб.: БХВ-Петербург, 2008. 784 с.

59. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. Т. 1. М.: Наука, 1975. 832 с.

60. Фленов М.Е. Библия Delphi. СПб.: БХВ-Петербург, 2004. 880 с.

61. Хилл Ф. OpenGL. Программирование компьютерной графики. Для профессионалов / 2-е изд., пер. с англ. СПб.: Питер, 2002. 1088 с.

62. Чудин В.Н., Черняев A.B., Пасынков A.A. Подход к анализу операции обжима и выдавливания элементов осесимметричной оболочки при кратковременной ползучести // Вестник ТулГУ. Актуальные вопросы механики. 2010. Вып. 6. С. 142- 147.

63. Чумаченко E.H., ЛогашинаИ.В. Математическое моделирование и оптимизация процессов деформирования металлов при обработке давлением. М.: ООО НПП ЭКОМЕТ, 2008. 400 с.

64. Шабров H.H. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. Л.: Машиностроение, 1983. 212 с.

65. Шевчук С.А., Шевчук O.A. Артес А.Э., Третьюхин В.В. Штамповка деталей арматуры в мелкосерийном производстве // Арматуростроение. 2006. №4. С. 72 -74.

66. Шестаков H.A., Власов A.B., Демин В.А., Субич В.Н. Штамповка с кручением. М.: МГИУ, 2008. 389 с.

67. Шпорт Р.В. Исследование процессов обжима и раздачи трубных заготовок при изготовлении деталей летательных аппаратов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: / МАТИ-РГТУ. М.: 2009. 25 с.

68. Яковлев С.С., Ремнев К.С., Крылов Д.В. Технологические параметры операции обжима анизотропных трубных заготовок // Вестник ТулГУ. Актуальные вопросы механики. 2011. Вып. 7. С. 171 - 180.

gation International // Journal of Machine Tools & Manufacture. 2006. Vol. 46. P. 1643- 1652.

70. Chin-Tarn Kwan. An analysis of the eccentric nosing process of metal tubes // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 140. P. 530 - 534.

71. Kobayashi S, Oh S, Altan T. Metal Forming and the Finite Element Method. New York: Oxford University Press, 1989. 377 p.

72. Lirio Schaeffer, Alberto M.G. Brito. FEM Numerical Simulation and Experimental Investigation on End-Forming of Thin-Walled Tubes Using a Die // Steel research international. 2007. Vol. 78. P. 798 - 803.

73. Milenin A.A., Dyja H., Mroz S. Simulation of metal forming during multi-pass rolling of shape bars // Journal of Materials Processing Technology. 2004. Vol. 153 -154. P. 108-114.

74. Nikishkov G.P. Programming Finite Elements in Java. London: Springer, 2010. 402 p.

75. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The Finite Element Method. Volume 1: Basis. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. 689 p.