Разработка процессов интенсивного формообразования листовых заготовок в роликах при производстве гнутых профильных деталей на основе моделей механики деформируемого твердого тела тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.04, доктор технических наук Филимонов, Вячеслав Иванович

• Филимонов, Вячеслав Иванович
• доктор технических наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор технических наук Филимонов, Вячеслав Иванович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Применение гнутых тонкостенных профилей в отраслях народного хозяйства

1.2. Альтернативные технологии производства гнутых профилей

1.3. Применяемые материалы для производства гнутых профилей

1.4. Дефекты профилей, возникающие при формообразовании, и требования к готовым гнутым профилям

1.5. Профилегибочное и вспомогательное оборудование

1.6. Анализ схем формообразования профилей в роликах

1.7. Теоретический анализ процессов профилирования 117 Выводы

2. ПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Предмет исследования и разработки

2.2. Задачи исследований и разработки

2.3. Методы исследований

2.4. Классификаторы профилей, механических схем процессов и дефектов профилей, раскрывающие предмет исследования и разраф ботки

Выводы

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВКИ В РОЛИКАХ

3.1. Основные допущения при теоретическом рассмотрении про- 164 цесса

3.2. Модели уголковой зоны при интенсивном формообразовании

3.3. Зоны деформирования заготовки в межклетьевом пространстве

3.4. Схемы формообразования профилей

3.5. Классификация способов предотвращения потери устойчиво- 201 сти периферйных элементов профиля

3.6. Оптимизация углов подгибки элементов профиля

3.7. Зависимость деформаций подгибаемой полки от способа предотвращения волнистости ее кромки

3.8. Критерий возникновения кромковой волнистости

3.9. Учет эффектов прогиба донной части профиля

3.10. Условия формовки гофр в донной части профиля

3.11. Число переходов при интенсивном деформировании

3.12. Осадка заготовки и продольная кривизна профиля 249 Выводы r 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ ИНТЕНСИВНОГО

ФОРМООБРАЗОВАНИЯ ПРОФИЛЕЙ

4.1. Программа и средства экспериментальных исследований

4.2. Исследование уголковой зоны методом конечных элементов

4.3. Технологически допустимые и предельные параметры уголко- 275 вой зоны

4.4. Металлографические исследования профилей и заготовок

4.5. Исследование характеристик профиля тонкими методами

4.6. Влияние формы инструмента на формирование уголковой зоны

4.7. Схемы формообразования при стесненном изгибе

4.8. Исследование зоны плавного перехода

4.9. Анализ профилей, имевших дефекты при их отработке

4.10. Определение предельных углов подгибки за один переход

4.11. Оценка деформаций подгибаемых полок при использовании МИД

4.12.Влияние прогиба донной части профиля

4.13. Эмпирические модели и расчеты числа переходов

4.14. Аксиальное поджатие при использовании СИ

4.15. Определение силовых параметров процесса

4.16. Влияние углов захода профиля в калибр при СИ

4.17. Формообразование МИД профилей с покрытием

4.18. Особенности изготовления МИД перфорированных профилей

4.19. Особенности изготовления профилей с рифтами 383 Выводы

5. РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

5.1. Разработка и расчет профилегибочного оборудования

5.2. Динамический режим работы правильного устройства и расчет его параметров

5.3. Оборудование для производства гофр

5.4. Вспомогательное оборудование процессов профилирования 409 Выводы

6. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ

6.1. Этапы проектирования технологического процесса формообразования профилей в роликах

6.2. Технологичность изготовления профилей

6.3. Расчет ширины заготовки и параметры угловой зоны

6.4. Число технологических переходов

6.5. Выбор профилегибочного оборудования

6.6. Определение способа формообразования

6.7. Технологические схемы формообразования при МИД

6.8. Скоростной режим формообразования

6.9. Расположение заготовки по отношению к осям валков

6.10. Выбор основной оси профиля

6.11. Определение углов подгибки

6.12. Обеспечение размерной точности сечения профиля

6.13. Особенности разработки технологии производства специальных профилей

6.14. Алгоритм разработки технологии производства профилей

6.15. Применение межклетьевых проводок

6.16. Условия замыкания калибров формующих роликов

6.17. Проектирование технологического оснащения

6.18. Технологические маршруты изготовления профилей и деталей 478 Выводы

7. ВНЕДРЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОФИЛЕЙ

7.1. Внедрение технологии.стесненного изгиба

7.2. Внедрение метода интенсивного деформирования

7.3. Особенности внедрения оборудования

7.4. Экономическая эффективность

7.5. Использование результатов работы в учебном процессе

7.6. Перспективы развития работы 511 Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процессов интенсивного формообразования листовых заготовок в роликах при производстве гнутых профильных деталей на основе моделей механики деформируемого твердого тела»

В условиях развития рыночных отношений в России особенно остро стоит проблема развития промышленного производства, повышения его эффективности и улучшения качества продукции.

На момент начала работы требование снижения массы отечественных летательных аппаратов до 10 -12 % и повышение их ресурса в 2 - 2,5 раза было весьма актуальной проблемой в связи с традиционным применением в качестве стрингеров планера прессованных профилей, подверженных интенсивной коррозии из-за фюзеляжного конденсата. В то же время в конструкциях самолетов компании «Боинг» применяли длинномерные гнутые плакированные профили, что повышало ресурс планера до 50 - 60 тыс. летных часов по сравнению с 15 — 25 тыс. при использовании прессованных профилей, хотя гнутые профили несколько уступают прессованным по несущей способности.

Однако получение тонкостенных профилей с плакировкой прессованием невозможно. Изготовление профилей в штампах или кромкогибочных устройствах является малопроизводительным; применение этих технологий ограничено небольшой длиной изготавливаемых деталей и простыми конфигурациями поперечных сечений профилей. Традиционное профилирование в авиастроении применять нецелесообразно в связи с его ориентацией на серийный характер производства (из-за громоздкого оборудования, большого количества оснастки, больших временных потерь при переналадке), а также из-за больших радиусов гиба и утонения в зоне сгиба, что снижает служебные характеристики профилей. Известный к тому времени метод стесненного изгиба (СИ) (гибка с торцевым сжатием), предложенный Г.В. Проскуряковым и позволяющий получать сечение зоны сгиба близкое к сечению прессованного профиля, не был достаточно изучен в приложении к формообразованию в роликах: отсутствовали модели процессов формообразования, приемлемые технические решения, промышленное оборудование, нормативно-техническая документация. Восполнение этого пробела в технологии представляло собой актуальную научную и техническую проблему, решение которой позволяет повысить ресурс летательного аппарата, снизить его массу, трудоемкость изготовления с одновременным повышением качества и надежности.

Настоящий «профильный бум» последнего десятилетия в условиях меняющейся конъюнктуры и постоянного совершенствования конструкций профильных деталей для строительной индустрии, выдвинули на первый план требование создания малопереходной технологии производства гнутых профилей и компактного оборудования для их производства. Технология и оборудование данного класса делают возможным их приобретение и использование небольшими производственными фирмами, не располагающими значительными инвестиционными ресурсами, для получения значительного экономического эффекта при мелко- и среднесерийном производстве по сравнению с экономическим эффектом от применения традиционного многопереходного профилирования заготовок. Частая смена модельного ряда автомобилей ВАЗ и УАЗ в последние годы также потребовала мобильной и сравнительно дешевой технологии производства профильных деталей для их производства. Аналогичные проблемы возникли и в других отраслях промышленности.

Для решения этих проблем в «Ульяновском НИАТ» создан метод интенсивного деформирования (МИД), представляющий собой компромисс между традиционным профилированием и стесненным изгибом. Его отличие от традиционного профилирования состоит в интенсификации схем формообразования (использовании меньшего числа переходов, закрытых калибров, более жестких режимов подгибки полок), специфическом задании радиусов гиба по переходам, в некоторых случаях приложении небольших по сравнению со стесненным изгибом торцевых сил к прямолинейным полкам при сравнительно невысокой скорости профилирования (от 4 до 20 м/мин). В отличие от стесненного изгиба, ориентированного на осадку волнообразной заготовки при избыточной ширине заготовки и создающего большие силы торцевого поджатая, метод интенсивного деформирования не предусматривает переформовки заготовки за счет приложения осаживающих сил к поверхности заготовки. Кроме того, отличаются области их применения: СИ применяется для изготовления профилей высотой до 30 - 40 мм и шириной до 60 - 80 мм, в то время как МИД используется при изготовлении многоэлементных профилей высотой до 100 мм и шириной до 500 мм.

Широкому внедрению метода интенсивного деформирования препятствовала малая изученность данного процесса, отсутствие математических моделей процессов, эмпирических данных, способов формообразования, алгоритмов разработки технологии. Одной из наиболее острых проблем при изготовлении широкополочных профилей является проблема потери устойчивости периферийных элементов, в частности, проблема кромковой волнистости. Поэтому исследование метода интенсивного деформирования также представляет собой важную научную проблему, результаты решения которой востребованы практикой.

Метод СИ и МИД объединены нами общим названием «интенсивное формообразование профилей в роликах».

Цель работы: Разработка и внедрение на основе комплексных исследований с использованием моделей механики деформируемого твердого тела оборудования и технологии интенсивного формообразования гнутых профильных деталей в роликах.

Задачи работы сформулированы в разд. 2.

Объектом исследования являются процессы интенсивного формообразования профилей в роликах и средства их реализации.

Предметом исследования являются технологии СИ и МИД производства гнутых тонкостенных профилей преимущественно типовой номенклатуры из алюминиевых, стальных и других материалов с различными видами покрытий или без них, а также профилегибочное оборудование для реализации этих технологий.

Методологической и теоретической основой работы служат классические работы по механике деформируемого твердого тела, теории профилирования и обработке металлов давлением отечественных и зарубежных исследователей:

И.П. Ренне, Р. Хилла, Е.А. Попова, В.И. Давыдова, А.С. Вольмира, Г.Я. Гуна , В.В. Соколовского, Ю.Н. Работнова, К.Н. Богоявленского, В.В. Колмогорова, Ю.М. Арышенского, В.И. Ершова, А.Д. Матвеева, М.Е. Докторова и И.С. Тришевского, Г.В. Проскурякова, С.И. Вдовина, И.М. Колганова, X. Судзуки и М. Киути, Д. Кокадо и Е. Онода.

Информационной базой работы служили публикации в отечественных и зарубежных журналах, монографии, учебники, и справочники по предметной области, описания патентов, информационные ресурсы Интернет и др.

Научная новизна работы заключается в следующих результатах, полученных автором лично:

• Впервые разработаны классификаторы профилей, способов их интенсивного формообразования, дефектов профилей, способов предотвращения дефектов профилей, формующего роликового инструмента (отличие предложенного классификатора профилей от известных - учет типологии элементов жесткости; другие классификаторы разработаны в приложении к новым методам формообразования профилей: СИ и МИД (терминология по элементам жесткости и др., а также название второго метода, введены в обиход и обоснованы впервые в работах соискателя)};

• Разработаны новые модели угловой зоны и расчетные модели энергосиловых характеристик процессов интенсивного формообразования;

• Впервые получена модель протяженности зоны плавного перехода, учитывающая в отличие от известных моделей для традиционного профилирования анизотропию, подсадку и соотношение радиусов формующих роликов;

• Впервые разработана модель (и алгоритм) оптимизации углов подгибки полок профиля, отличающаяся от известных моделей более тщательным распределением деформаций по переходам;

• Впервые предложена модель прогибов донной части широких профилей, позволяющая в ряде случаях ужесточить режимы подгибки и сократить число переходов (эффект влияния донной части на формообразование обнаружен впервые; аналоги предложенной модели отсутствуют);

• Впервые предложена полуэмпирическая модель определения числа переходов при производстве методом интенсивного деформирования типовых профилей (аналоги отсутствуют);

• Разработаны модели и методика расчета правильного устройства; предложена новая методика оценки деформаций подгибаемых полк и др.;

• Новые технические решения по интенсификации формообразования гнутых профилей, по профилегибочному оборудованию и технологическому оснащению подтверждают 20 авторских свидетельствах и патентов, включая 2 зарегистрированные ФИПС заявки на изобретения.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

• Высокое качество профильной продукции, изготавливаемой по технологии стесненного изгиба, решение вопросов по маршрутам изготовления, выполнению подсечек, разработке отраслевой нормативно-технической документации позволило внедрить эту технологию в отрасль авиастроения для производства стрингеров самолетов ИЛ-114, ИЛ-ЮЗ, ТУ-334, БЕ-200, АН-70 и АН-140.

• На основе исследований и разработок метода интенсивного деформирования освоена технология производства около 700 типоразмеров профилей, которая внедрена в 8 отраслях промышленности более, чем на 100 предприятиях Российской Федерации и стран ближнего зарубежья.

• Объем внедрения оборудования включает несколько сот единиц, в том числе около 40 автоматизированных линий профилирования и раскроя рулонов, которые эксплуатируются более, чем на 100 предприятиях.

• Срок окупаемости капитальных затрат на оборудование составляет в среднем 1,26 года. Годовой экономический эффект от разработок в расчете на работу внедренных линий профилирования составляет более 50 млн. рублей.

• Результаты исследований используются в учебном процессе в УлГТУ при обучении студентов и аспирантов.

Цикл работ по разработке и внедрению СИ в авиастроение отмечен Премией Министерства авиационной промышленности; соискатель также был ее лауреатом. За 2003 год изобретение соискателя и соавторов «Способ изготовления корытного профиля» (патент № 2201829) заняло третье место в областном конкурсе изобретений по Ульяновской области.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на технических советах Головного НИАТ (г. Москва 1986 - 1994 гг.), Всероссийской конференции «Математическое моделирование в машиностроении» (г. Куйбышев, 1990 г.), семинаре «Оборудование, технология и организация цехов по производству профильной продукции и ТНП» (г. Пенза, 1991 г.), отраслевом совещании МАП «Состояние и перспективы изготовления листовых профилей в изделиях отрасли» (г. Москва, 1992 г.), семинаре «Технологические проблемы производства летательных аппаратов и двигателей» (г. Казань, 1993 г.), конференции «Наукоемкие технологии товаров народного потребления» (г. Ульяновск, 1997), Всероссийской конференции «Ресурсосберегающие технологии листовой и объемной штамповки» (г. Ульяновск, 1997 г.), конференциях ППС УлГТУ в 1995 - 2004 гг, 3, 4 и 5 Всероссийских конференциях «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 2000, 2001, 2002 гг.), международной конференции «Технико-экономические проблемы промышленного производства» (г. Набережные Челны, 2000 г.), международной конференции «Автомобиль и техносфера» (г. Казань, 2003 г.), выездном заседании Головного Совета «Машиностроение» Министерства Образования РФ (г. Ульяновск, 2003 г.), кафедре ОМД УлГТУ и НТС ОАО «Ульяновский НИАТ» (г. Ульяновск, 2004 г.) и др.

Разработки выполнены на уровне мировых достижений в этой области. Технологии интенсивного формообразования получили золотую медаль «Ассоциации содействия развитию промышленности» в Париже в 2001 году за высокое качество продукции; в 2003 г. удостоены сертификата Парижской выставки «Сотрудничество во имя прогресса» (сертификат GPE 12/04 от 8 мая 2003 г.). В 2002 г. выполнены исследования по деформированию перспективного материала «СИ-АЛ» по договору с ВИАМ в рамках государственной целевой программы (см. Приложение); в 2004 г. представительство фирмы «Боинг» в Москве сделало запрос на разработку технологии производства профилей из титановых сплавов — в сентябре 2004 г. изготовлены опытные образцы методом стесненного изгиба и переданы представителям компании «Боинг».

Технологии интенсивного деформирования были отмечены дипломами следующих выставок: 1) «Реконструкция и ремонт зданий и сооружений», 2-3 октября 2001 г., г. Самара; 2) «Строительные технологии», 22-24 мая 2001г., г. Ижевск (диплом 3 степени); 3) 10 Международной выставки «Стройтех-2002», 25 февраля - 1 марта 2002 г., г. Москва; 4) «Строительство, отделочные материалы, дизайн», 18-21 апреля, 2002 г., г. Саратов; 5) 12 выставки «Жилище 21 века», 14 марта 2002 г., г. Волгоград; 6) 11 Международной выставки «Строй-тех - 2003», 2-7 марта 2003 года, г. Москва; 7) Международной выставки «Стройтех - 2004», 24 - 28 февраля 2004 г., г. Москва, Сокольники; 8) Московской выставки «Доркомэкспо - 2004», 25 - 28 мая 2004 г., г. Москва; 9) «Строительный форум городского хозяйства», 16 июня, 2004 г., г. Воронеж; 10) 2-й Международной выставки «Авиакосмические технологии и оборудование», 10-13 августа, 2004 года, г. Казань.

Работа выполнена в соответствии с Целевой комплексной программой Министерства авиационной промышленности (целевая тема № 934) в рамках 15 разработок, а также на основании порядка 200 хозяйственных договоров «Ульяновского НИАТ» с промышленными предприятиями и в соответствии с планами кафедры «Обработка металлов давлением и материаловедение» Ульяновского государственного технического университета.

По теме диссертации опубликовано 105 научных работ, в том числе более 30 статей в рецензируемых изданиях, в т.ч. рекомендуемых ВАК, монография, учебное пособие с грифом УМО, 20 изобретений. Общее количество публикаций - 129 (включающих также работы по ковке, гибке труб, вытяжке-отбортовке, методические пособия по физике, деталям машин, иностранному языку, методике преподавания и др.).

Объем диссертации: 515 страниц основного текста, 357 рис., 69 табл., 474 источника литературы.

Диссертационная работа состоит из семи разделов. В первом разделе рассмотрены вопросы применения профилей в различных отраслях, проведен технико-экономический анализ альтернативных методов изготовления профилей, применяемых материалов и дефектов профилей. Выполнен анализ применяемого оборудования. Проведен технологический анализ схем формообразования около 100 способов производства профилей. Здесь же проанализированы технологические и теоретические работы, посвященные процессам профилирования.

Во втором разделе установлены предмет, задачи и методы исследований. Здесь же даны классификаторы профилей по видам элементов жесткости, механических схем процессов и дефектов профилей, раскрывающие предмет исследования и разработки.

Третий раздел посвящен разработке математических моделей уголковой зоны, схем формообразования, зоны плавного перехода, образования кромко-вой волнистости, числа переходов, прогиба донной части профиля, формовки гофр, осадки заготовки и формирования продольной кривизны. Сформулирован критерий потери устойчивости, рассмотрен классификатор способов предотвращения кромковой волнистости.

В четвертом разделе описаны экспериментальные работы по верификации разработанных математических моделей, рассмотрены специальные приемы интенсификации процесса, выявлены особенности изготовления профилей с покрытием, рифтами, а также перфорированных профилей.

Пятый раздел относится к разработке и расчетам профилегибочного станка ГПС и его правильного устройства на основе проведенных в разд. 3, 4 исследований, также описано оборудование для производства гофр и вспомогательное оборудование, созданное с участием автора в «Ульяновском НИАТе».

Шестой раздел посвящен разработке технологии, где рассмотрены вопросы технологичности, выбора способа, схемы формообразования, расчетов заготовок, точности сечения, вопросов проектирования оснастки и особенности разработки технологии производства специальных профилей. Представлен алгоритм разработки технологии, установлены оптимальные условия замыкания калибров роликов и технологические маршруты изготовления профилей и деталей.

В седьмом разделе рассмотрены технологические аспекты внедрения методов интенсивного формообразования, качество получаемой продукции, особенности внедрения оборудования, экономическая эффективность, использование результатов работы в учебном процессе, перспективы развития работы. На защиту выносятся:

1. Классификаторы элементов жесткости профилей, дефектов профилей, способов предотвращения дефектов профилей, условий замыкания формующего роликового инструмента;

2. Модели угловой зоны, зоны плавного перехода и контактной зоны, модели оптимизации углов подгибки, прогибов донной части профиля, расчета числа переходов, обеспечения параметров точности, расчетные модели энергосиловых характеристик процессов интенсивного формообразования, обоснование конструкции и модель работы правильного устройства в динамическом режиме и др.;

3. Результаты экспериментальных исследований, необходимых для верификации математических моделей, отработки технологии и создания оборудования;

4. Разработанные способы интенсивного формообразования профилей и устройства для их осуществления;

5. Результаты исследований, включенных в отраслевую нормативно-техническую документацию по изготовлению длинномерных профильных деталей;

6. Результаты разработки и внедрения оборудования и технологического оснащения для интенсивного формообразования профилей в различные отрасли промышленности и в учебный процесс.

Содержание и объем диссертации обусловлены стремлением автора наиболее полно представить релевантные результаты собственных исследований в области профилирования и механики деформируемого твердого тела, их приложения, а также сделать ее полезной аспирантам и разработчикам технологии и оборудования, специализирующимся в данной области.

Автор выражает глубокую признательность коллегам и руководителям ОАО «Ульяновский НИАТ», Ульяновского государственного технического университета, ОАО «Ульяновский механический завод» за поддержку и оказанную помощь в процессе подготовки работы. Работа вообще стала возможной благодаря творческому и самоотверженному труду, вложенному в данное направление конструкторами, технологами, инженерами и рабочими «Ульяновского НИАТ», в первую очередь к.т.н., зам. генерального директора В.А. Марковцевым, главным технологом В.И. Лапшиным, начальником технологического отдела Э.Н. Графовой и другими сотрудниками, упомянутыми по тексту работы и в сносках.

Заключение диссертации по теме «Механика деформируемого твердого тела», Филимонов, Вячеслав Иванович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Представленные в работе результаты исследований и внедрения их ] производство можно резюмировать в следующем виде:

1. Для мелкосерийного производства профильной продукции быстро меняющейся типовой номенклатуры с повышенными характеристиками жесткости и коррозионной стойкости наиболее целесообразным является применение интенсивных методов формообразования профилей в роликах (стесненного изгиба и метода интенсивного деформирования) и специализированного оборудо вания, позволяющих обеспечить высокую технико-экономическую эффективность производства.

2. На основе классификации элементов жесткости профилей, дефектов профилей, механических схем приложения сил и условий замыкания калибров выявлены основные факторы и направления интенсификации процессов формообразования профильных деталей в роликах и направления исследований; показано, что резервы интенсификации обеспечиваются комплексом мер, сочетающих использование конструктивных особенностей профилей, схем и режимов формообразования, конструкции инструмента и оборудования.

3. Разработанные модели угловой зоны, зоны плавного перехода, оптимизации углов подгибки, прогибов донной части профиля, обеспечения параметров точности, числа переходов и правки профилей позволяют обеспечить надлежащее качество продукции при минимальных капитальных и производственных затратах. Модель угловой зоны позволяет выявить ограничения на внутреннем контуре зоны сгиба в отличие от моделей традиционного профилирования, рассматривающих лишь разрушение наружного контура. Модель зоны плавного перехода в отличие от известных моделей учитывает анизотропию, подсадку заготовки и действие аксиальных сил. Модель оптимизации углов подгибки и критерий кромковой волнистости в виде индикаторной функции позволяют максимально интенсифицировать процесс формообразования без потери устойчивости элементов профиля. Модель прогибов донной части (эффект обнаружен впервые) устанавливает различие схем формообразования для узких и широких профилей. Модель обеспечения параметров точности позволяет учесть пружинение прямолинейных и криволинейных элементов профиля и увеличить срок службы инструмента за счет особой процедуры проектирования формующих роликов. Гибридная модель числа переходов (аналоги отсутствуют) учитывает особенности конструкции профиля и оборудования, степень бокового стеснения, принцип формовки и дает возможность априорного определения необходимого числа клетей, а также может использоваться в качестве критерия подобия. Модель правки рассматривает состояние материала в выходном калибре в качестве пластического шарнира и представляет процесс правки в виде системы с обратной связью. Предложенные модели отличаются новизной, модели зоны плавного перехода и числа переходов служат в качестве отличительных признаков в двух патентах на изобретение.

4. Проведенные экспериментальные исследования позволили установить соответствие разработанных моделей реальным процессам формообразования профилей, установить оптимальные схемы для стесненного изгиба, выявить особенности деформирования перфорированных заготовок и заготовок с покрытием методом интенсивного деформирования.

5. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позволили определить основные проектные процедуры разработки технологии, создать эффективный алгоритм разработки технологии для метода интенсивного деформирования, провести необходимые расчеты технологического оборудования, а также создать новые способы производства профилей типовой номенклатуры и устройства для их осуществления (20 изобретений).

6. Разработанные модели, результаты экспериментальных исследований, установленные проектные процедуры, наличие профилегибочного оборудования фирменной разработки и результаты исследований в области выполнения подсечек обеспечили создание отраслевой нормативно-технической документации (4 TP, ММ и РТМ) для производства профильных деталей, применяемых в качестве стрингеров летательных аппаратов.

7. Высокое качество профильной продукции, изготавливаемой по технологии стесненного изгиба, решение вопросов по маршрутам изготовления, выполнению подсечек, разработке отраслевой нормативно-технической документации позволило внедрить эту технологию в отрасль авиастроения для опытного и серийного производства самолетов ИЛ-114, ИЛ-ЮЗ, ТУ-334, БЕ-200, АН-70 и АН-140. На основе исследований и разработок метода интенсивного деформирования освоена технология производства около 700 типоразмеров профилей, которая внедрена в 8 отраслях промышленности более, чем на 100 предприятиях Российской Федерации и стран ближнего зарубежья. Объем внедрения оборудования включает несколько сот единиц, в том числе около 40 автоматизированных линий профилирования и раскроя рулонов. Срок окупаемости капитальных затрат на оборудование составляет в среднем 1,26 года. Годовой экономический эффект от разработок в расчете на работу внедренных линий профилирования составляет более 50 млн. рублей.

Результаты исследований и проектные процедуры используются в практике проектирования технологии в ОАО «Ульяновский НИАТ» и в учебном процессе в Ульяновском государственном техническом университете при обучении студентов старших курсов и аспирантов.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Филимонов, Вячеслав Иванович, 2004 год

1. Производство гнутых профилей (оборудование и технология) / Под общ. ред. И. С. Тришевского и др. —М.: Металлургия, 1982. — 384 с.

2. Колганов, И.М. Классификация типовых элементов жесткости гнутых профилей и особенности их формообразования / И.М. Колганов, В. И. Филимонов, В. А. Марковцев, С. В. Филимонов // Авиационная промышленность. 2001. -№ 3. - С. 21 - 25.

3. Гайнутдинов Р. Г. Усталостная прочность и коррозионная стойкость фюзеляжных стрингеров из прессованных и катанных полуфабрикатов / Р. Г. Гайнутдинов // Авиационная промышленность. — 1985. -№ 5. С. 19-20.

4. Свиницкий А. М. Исследование коррозионной активности фюзеляжного конденсата пассажирских самолетов / А. М. Свиницкий, Н. Ф. Воронкин, А. В. Карлашов, Р. Г. Гайнутдинов // Физико — химическая механика материалов. 1982. - № 5. - С. 70 - 72.

5. Карлашов А. В. Исследование коррозионной стойкости элементов внутреннего силового набора / А. В. Карлашов, А. М. Свиницкий, П. В. Токарев // Авиационная промышленность. — 1986. — № 11.— С. 69-71.

6. Марковцев В. А. Разработка и внедрение технологии и оборудования для изготовления прямолинейных листовых профилей для авиационных конструкций методом стесненного изгиба: Дисс. канд. техн. наук: 05.07.04.-М.: НИАТ, 1991. —202 с.

7. Колганов И. М. Повышение несущей способности панельных конструкций JLA с профилями, гнутыми из листа / И. М. Колганов, С. В. Филимонов, Н. А. Щавлева // Авиационная промышленность. -1999.-№3.-С. 9-12.

8. Гиммельфарб, А. Л. Основы конструирования в самолетостроении / А. Л. Гиммельфарб. М.: Машиностроение, 1980. - 367 с.

9. Белянин, П. Н. Производство широкофюзеляжных самолетов / П. Н. Белянин. -М.: Машиностроение, 1979. 360 с.

10. Колганов И. М. О возможности использования в конструкциях изделий алюминиево литиевых сплавов / И. М. Колганов, Б. В. Богданов // Вопросы авиационной науки и техники. Сер. Авиационная технология. - 1992.-Вып. 1(22). - С. 9- 12.12.