Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королёва (национальный исследовательский университет) Кафедра обработки металлов давлением

Снижение упругого пружинения при операции двухугловой гибки в штампе с упругой планкой

Автор: Кузин Александр Олегович Научный консультант: проф., д.т.н. Попов Игорь Петрович

Актуальность проекта

 т.д.) Множество деталей в авиа- и ракетостроении получается гибкой(стрингеры, шпангоуты, уголки и  Невозможность из существующих способов исключить дополнительные операции  Активное внедрение новых технологий штамповки  •

Недостатки существующих способов:

использование дополнительных операций (калибровка, предварительный нагрев); • • Соблюдение определенных условий (расстояние, усилие); низкая производительность;

Штамповая оснастка с упругим элементом

Схема процесса двухугловой гибки с использованием упругой планки, где: 1 – пуансон; 2 – упругая планка; 3 – заготовка; 4 – выталкиватель с буфером; 5 – матрица; β – угол пружинения.

Основные технологические расчеты

S, мм B, мм r n , мм l 1 , мм tg β Pизг, кН

0,5 50 0,4 1,525 0,0063 1 50 0,65 2,4 0,0049 2 50 1,15 4,15 0,0043 4 50 2,15 7,65 0,0039 6 50 3,15 11,15 0,0038 10,8 21,6 43,2 86,4 129,6 Результаты расчета изгибающего усилия в зависимости от толщины (материал заготовки сталь 08кп)

Результаты расчета конструктивных размеров упругой планки (сталь 65Г)

S, мм Ризг, кН q, Н/м Мв, Н∙м Q, Н∙м М, Н∙м

0,5 10,8 0,154 378 -5,4 94,5

b, мм W х ,мм 3 σ max ,МПа

1,25 520,83 0,521304 Расчетная схема упругой планки 1 21,6 0,309 756 -10,8 189 2,5 1041,67 0,523152 2 43,2 0,617 1512 -21,6 378 5 2083,33 0,526932 4 86,4 1,234 3024 -43,2 756 10 4166,67 0,534471 Формулы для расчета : 6 129,6 1,851 4536 -64,8 1134 15 6250 0,541982

Моделирование прямого и обратного хода процесса

Поля распределения напряжений и деформаций по объёму планки 1 – упругая планка 2 – выталкиватель 3 – матрица Создание контактных пар соприкасающихся поверхностей Геометрия объектов при моделировании процесса деформации упругой планки

Моделирование прямого и обратного хода процесса

Геометрия объектов при моделировании процесса двухугловой гибки с использованием упругой планки Создание контактных пар соприкасающихся поверхностей 1 – упругая планка 2 – матрица 3 – выталкиватель 4 – пуансон 5 - заготовка Поля распределения напряжений и деформаций по объёму заготовки и планки

Научно-технический задел

 Определены необходимые технологические и геометрические параметры штамповой оснастки;  Написаны руководяще-технические материалы для изготовления плоских заготовок процессом двухугловой гибки в штампе с упругой планкой;   гибки Получен акт о внедрение способа; Отправлен плоских патент деталей «Штамп с для упругой планкой»;  Результаты различных представлялись всероссийских на и международных г. Уфа, г. Казань).

конференциях (г.

Москва, г. Санкт-Петербург, г. Самара,

Прямая задача

Расчет необходимых технологических и геометрических параметров штамповой оснастки (размеры пуансона, размеры планки, НДС в заготовке и планке),обеспечивающих снижение упругого пружинения в конкретной операции и эксплуатационных характеристик детали

Обратная задача

Конструирование и изготовление штамповой оснастки

Экспериментальная база



Комбинированный прокатный стан Кварто лабораторный К220-75/300 (Дуо Д240/300)

 Дифрактометр рентгеновский ДРОН-7   Испытательная машина Testometric FS150AX процессов обработки металлов давлением – DEFORM 2D/3D v11, ANSYS LS-Dyna, PAM-Stamp  Программный комплекс для моделирования И другое аналитическое и технологическое оборудование (твердомеры, металлографические микроскопы и т.д.)

План реализации

I этап (2014 год). Разработка математических моделей и методик проектирования эффективной штамповой оснастки с упругой планкой для плоских деталей

1.1. Расчёт напряженно-деформированного состояния заготовки и упругой планки для различных материалов.

1.2. Разработка математические модели в Ansys LS-Dyna.

1.3. Разработка методик эффективной работы с данной штамповой оснасткой.

II этап (2015 год). Изготовление штамповой оснастки для двухугловой гибки с упругим элементом.

2.1.Конструирование штамповой оснастки (чертеж сборки, деталировка).

2.2. Закупка необходимых материалов для изготовления штамповой оснастки, а также различные материалы используемые для заготовки.

2.1.Проведение эксперимента.

Перспективы коммерциализации



Потенциальные сферы применения

   авиа- и ракетостроение; машиностроение; социальная элементы); сфера (крепежные  Патент №2055671

Конкуренты

Патент №2078634 Патент №2132758 

Потребители ФГУП «ЦСКБ-Прогресс»



Возможна поддержка ФГУП «ВИАМ» Технология штамповки деталей из трудно деформируемых листовых материалов снижающие эффект обратного пружинения.

(п. 3.1 Перечня критических производственных технологий)

Перспективы развития проекта



Создание штамповой оснастки с упругим элементом из различных материалов, для подбора оптимальных из них по критериям надежность и долговечность



Проведение экспериментов повышения номенклатуры изделий с различными материалами, для



Более углубленное изучение процесса двухугловой гибки при углах 90 ° +β, для расширения номенклатуры изделий

Кузин Александр Олегович Инженер кафедры обработки металлов давлением E-mail: [email protected]

Тел.: 8-927-704-88-99