Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка методов и средств обеспечения автоматизированного технологического процесса изготовления равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы способами обтяжки

Диссертация: Разработка методов и средств обеспечения автоматизированного технологического процесса изготовления равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы способами обтяжки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы представлены в виде программно-методических комплексов, автоматизированного рабочего места, модернизированного и автоматизированного обтяжного пресса ОП-3, и внедрены на Кумертауском государственном авиационном производственном предприятии при серийном освоении и запуске гражданского вертолета Ка-226… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Аналитический обзор
    • 1. 1. Классификация типовых геометрических форм деталей оболочек двойной кривизны
    • 1. 2. Анализ существующих способов обтяжки и обтяжного оборудования
    • 1. 3. Анализ методик расчета параметров процесса обтяжки
    • 1. 4. Обеспечение точности и однозначности получения геометрических характеристик оболочки
    • 1. 5. Проблемы комплексной автоматизации
    • 1. 6. Обзор современных систем контроля и управления оборудованием
    • 1. 7. Выводы к аналитическому обзору
  • 2. Разработка методов и средств обеспечения автоматизированного процесса формообразования оболочки
    • 2. 1. Разработка метода параметрического представления поверхности оболочки в главных направлениях
    • 2. 2. Установление допустимого формоизменения материала заготовки
    • 2. 3. Разработка способов получения обтяжкой равнотолщинной оболочки
    • 2. 4. Разработка метода контроля за деформациями
  • 3. Методика расчета напряженно-деформированного состояния
    • 3. 1. Схема расчета, гипотезы, допущения и основные уравнения
    • 3. 2. Нестационарный этап формообразования
    • 3. 3. Этап избыточного деформирования
  • 4. Результаты экспериментальных исследований
  • 5. Модернизация и автоматизация обтяжного пресса ОП

Разработка методов и средств обеспечения автоматизированного технологического процесса изготовления равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы способами обтяжки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность проблемы. Современные самолеты и вертолеты проектируют и производят с учетом высоких требований к безопасности полетов. Эти требования связаны с разработкой новых технологических и технических решений, которые необходимы для улучшения эксплуатационных характеристик летательного аппарата (JIA).

Для наружных обшивок JIA эти требования связаны в первую очередь с получением деталей оболочек постоянной толщины.

Проблема заключается в том, что разработка технологического процесса получения равнотолщинной оболочки представляет сложную, до сих пор нерешенную задачу. Это связано с отсутствием способов получения обтяжкой равнотолщинной оболочки, несовершенством метода размерной увязки поверхностей обшивки и обтяжного пуансона, отсутствием метода расчета технологических параметров с учетом особенности геометрической формы оболочки и механических свойств анизотропной листовой заготовки, несовершенством связей в программно-технических и информационных средствах обеспечения автоматизированного технологического процесса обтяжки.

Целью диссертационной работы является разработка методов и средств обеспечения автоматизированного технологического процесса изготовления равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы способами обтяжки.

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

1) разработать способы получения обтяжкой равнотолщинной оболочки двояковыпуклой формы;

2) создать математическую модель процесса формообразования обтяжкой;

3) составить программы расчета на ЭВМ основных технологических параметров;

4) усовершенствовать метод размерной увязки поверхностей оболочки и обтяжного пуансона;

5) разработать средства механизации и автоматизации обтяжного пресса ОП-3;

6) внедрить автоматизированную систему управления технологическим процессом обтяжки.

Для решения поставленных задач в работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования процессов пластического деформирования листовых анизотропных материалов. Теоретические исследования основаны на безмоментной теории пластического деформирования оболочек с использованием метода последовательного приближения. Экспериментальные исследования проводились на натурных деталях.

Научная новизна. Разработана методика для проектирования технологических процессов изготовления равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы способами обтяжки с учетом анизотропии свойств листовых заготовок, нелинейного упрочнения материала, внешнего трения и геометрической формы детали. Она позволяет установить зависимости между входными и выходными данными управляемого технологического процесса обтяжки, включающего:

— новые способы обтяжки;

— математическую модель формообразования;

— метод размерной увязки поверхностей оболочки и обтяжного пуансона на основе нового параметрического представления.

Практическое значение. Разработанная методика проектирования технологии получения обтяжкой равнотолщинных оболочек позволяет эффективно управлять процессом на стадии проектирования и изготовления деталей на прессе ОП-3. Это даёт возможность уменьшить количество шаблонов, снизить число переходов, рационально использовать анизотропию листового материала и расширить возможности, используемых на авиационном предприятии, CAD/CAM систем (Unigraphics, Solid Edge) путем включения в них разработанных программно-методических комплексов.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы представлены в виде программно-методических комплексов, автоматизированного рабочего места, модернизированного и автоматизированного обтяжного пресса ОП-3, и внедрены на Кумертауском государственном авиационном производственном предприятии при серийном освоении и запуске гражданского вертолета Ка-226 и специализированного вертолета Ка-31.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на четырех международных, всесоюзных и региональных семинарах и конференциях.

Публикации. Основное содержание работы изложено в девяти статьях.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложения. Работа выполнена на 152 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 9 таблиц и приложения. Список использованной литературы содержит 76 наименований.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

Выполненные в работе исследования и их результаты позволяют сделать следующие выводы.

1. Существует возможность получения обтяжкой равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы. Это позволило удовлетворить как эксплуатационные требования, так и интенсифицировать процесс деформирования анизотропной листовой заготовки.

2. На основе анализа напряженно-деформированного состояния разработана процедура расчёта технологических параметров для контроля и управления способами обтяжки, обеспечивающих получение оболочки с постоянной толщиной.

3. Использование размерной увязки на основе метода параметрического представления поверхностей в главных направлениях позволило определить рабочую поверхность обтяжного пуансона, направление одной из главных кривизн которой совмещено с направлением приложения сил при обтяжке.

4. Разработанные методы и средства обеспечения автоматизированного технологического процесса получения равнотолщинных оболочек двояковыпуклой формы позволили выполнить модернизацию и автоматизацию обтяжного пресса ОП-3 с использованием сетевых информационных технологий и расширить возможности используемых на предприятии CAD/CAM систем, таких как, Unigrafics и Solid Edge.

5. Разработанное алгоритмическое и программное обеспечение позволяет реализовать информационные функции нижнего и верхнего уровня, используя SCADA и CASE инструменты, такие как, Lab VIEW RT и ISaGRAF — системы и обеспечить управление загруженными в ПЛК SMART2 приложениями в сетевом стандарте MODBUS.

6. Результаты диссертационной работы реализованы в виде методических материалов, автоматизированного рабочего места и системы автоматизации обтяжного пресса и внедрены на Кумертаусском государственном авиационно-производственном предприятии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Выполненные в работе исследования и внедрение на серийном заводе методик и программ по автоматизации расчета геометрической информации внешних обводов планера и контуров обводообразующей оснастки, а также модернизация и автоматизация специализированного обтяжного пресса при сетевом взаимодействии с ЭВМ верхнего уровня подтвердили эффективность использования электронно-вычислительной техники и оборудования сЧПУ при освоении способов обтяжки равнотолщинных оболочек.

В этих условиях было найдено единство подхода в выборе базовой CAD/CAM системы ОКБ и серийного завода. Очень хорошо себя зарекомендовала система Unigrafics и наряду с ней Solid Edge система.

Использование электронного описания вертолетов Ка-226 и Ка-31 показал, что появилась возможность сокращения сроков освоения в 2 раза, сокращение времени решения вопросов конструктивно-технологической отработки на 60%, уменьшение затрат на оснащение на 70%, снижение технологической себестоимости деталей в 3 раза и повышение качества получаемых деталей по основным геометрическим характеристикам.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях /68,69,70,71,72,73,74,75,76/.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.Н., Завьялова В. И., Коробов В. К. Изготовление деталей из листов и профилей при серийном производстве. М.: Оборонгиз, 1960. — 340 с.
  2. А.Н. Исследование процесса формообразования обтяжкой листовых оболочек. Труды /НИАТ, 1962, № 145, — 141с.
  3. А.Н. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. М.: Оборонгиз, 1947. — 380 с.
  4. А.Н., Солдатов М. В., Струнина Н. А. Новый комбинированный пресс для изготовления обшивок. Авиационная промышленность, 1957, № 6, с.20−25.
  5. A.M. Исследование процесса формообразования оболочек с замкнутым контуром растяжением. // Труды НИАТ. М., 1960. -Вып.135., с. 15−17.
  6. A.M. Исследование процесса формообразования оболочек замкнутых контуров растяжением. // Новое в технологии штамповки. М., 1966. — Вып.65., с. 60−86.
  7. В.П. Технология самолетостроения. М.: Оборонгиз, 1960.-552с.
  8. А.Н. Заготовительно-штамповочные работы в самолетостроении. -М.: Оборонгиз, 1957. 380 с.
  9. Е.Н., Гибка, обтяжка и правка на прессах. М.: Машгиз, 1959 г.
  10. И.Н., Сапаровский С. В. Обтяжка листовых материалов с применением вибраций. // Новое в технике. Куйбышев, 1964. — 68 с.
  11. American Machinist. 1984, vol. 128,№ 9, p.61.
  12. American Machinist. 1985, vol. 129,№ 10, p.91−94.
  13. Metal Stamping. 1988, vol.22, № 2, p.3−13.
  14. Технология формообразования обшивок методом поперечной обтяжки на прессах ЧПУ // ПИ 1.4.1454−85.НИАТ М., 1986. — 143с.
  15. Технология и оборудование для формообразования обшивок одинарной и двойной кривизны. // Реферативная подборка по материалам зарубежной печати. НИАТ М., 1988. — 28с.
  16. Design News. 1983. vol.29, № 21, p. 16.
  17. Sheet Metal Industries. 1984. vol.61, № 2, p.74−75.
  18. Технология формообразования обшивок методом продольной обтяжки на растяжно-обтяжных прессах типа РО // ПИ 1.4.1854−88.НИАТ М., 1989. — 103с.
  19. А.В., Бржозовский Б. М., Челпанов И. В. Способы формирования управляющих программ при изготовлении сложнопрофильных деталей на технологических роботах гибки с растяжением // Кузнечно-штамповочное оборудование. 1988. № 5. с.18−21.
  20. С.С., Максименков В. И. Определение коэффициента трения при формообразовании осесимметричной оболочки. // Изв. вузов: Машиностроение. 1984. — № 8. с.23−27.
  21. С.С. Управление процессом формообразования обшивок двойной кривизны на обтяжном оборудовании с программным управлением.// Изв. вузов: Авиационная техника. 1987. — № 3. с.47−51, № 4. с.39−43.
  22. Технология и оборудование для формообразования обшивок одинарной и двойной кривизны // Реферативная подборка по материалам зарубежной печати.: М., НИАТ, 1988 — 28с.
  23. С.Т., Одинг С. С., Максименков В. И., Майника Н. А. Исследование пружинения листовых материалов при операциях обтяжки. // М.: Труды НИАТ. 1978. — № 379. — 15с.
  24. Ю.М., Гречников Ф. В. Теория и расчеты пластического формоизменения анизотропных материалов. М.: Металлургия, 1990. — 304 с.
  25. Ф.В. Деформирование анизотропных материалов. -М.: Машиностроение, 1998. 448с.
  26. В.П. Теоретические основы процесса обтяжки // Известия Вузов: Машиностроение, 1981. № 4. — С. 127−132.
  27. В.П. Математическая модель процесса обтяжки осесимметричных обшивок // Известия Вузов: Машиностроение, 1982.- № 11. С. 17−21.
  28. В.П. Теория и технология процессов обтяжки. // Куйб. авиац. ин-т. 1981. — 150 с. — Деп. в ВИНИТИ 7.09.81.
  29. В. А. Интенсификация процесса обтяжки деталей вогнутых форм двойной кривизны. // Куийб. авиац. ин-т. 1981. — 8 с. -Деп. в ВИНИТИ 18.03.81, № 1909.
  30. В.А. Влияние геометрии и коэффициента трения при формообразовании кольцевых обечаек вогнутой формы. // Куийб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1984. — Деп. в ЦНИИ цветмет экономики и информации 17.02.84, № 1053.
  31. В.А., Чистяков В. П. Методика анализа процессов обтяжки вогнутых обшивок. // Куийб. авиац. ин-т. Куйбышев, 1984. -12 с. Деп. в ВИНИТИ 27.04.84, № 2719.
  32. А.Д., Технологические параметры операции обтяжки с растяжением при штамповке автокузовных деталей // Обработка металлов давлением в автомобилестроении: Межвузовский сборник. -М.:МАМИ. 1978. -Вып. № 1. — С. 31−39.
  33. Ковка и штамповка. Справочник. Под редакцией А. Д. Матвеева.- М.: Машиностроение., 1987. Том № 4. — С. 174−190.
  34. А.С. 1 680 409 СССР, МКл2 В 21 Д 11/20. Способ формообразования деталей двойной кривизны / Ю. А. Афиногенов, А.
  35. М. Каврижных и В. М. Жигалкин (СССР). № 4 711 848/27- - Заявлено 29.06.89.- Опубл. 30.09.91, Бюл. № 36. — 6 с.
  36. А.С. 893 320 СССР, МКл2 В 21 Д 11/20. Способ построения поверхности обтяжного пуансона / В. И. Максименков и А. И. Жиляев (СССР). № 2 823 794/25−27- - Заявлено 05.10.79- Опубл. 30.12.81. Бюл. № 48. — 4 с.
  37. А.С. 1 261 168 РФ, МКл2 В 21 Д 11/20. Обтяжной пуансон / В. И. Максименков, А. И. Жиляев (РФ). № 3 798 076/27- - Заявлено 11.09.94- Опубл. 20.09.96, Бюл. № 26. — 4 с.
  38. А.С. 2 002 537 Р.Ф., МКл2 В 21 Д 11/20. Способ формообразования листовых деталей двойной кривизны и устройства для его осуществления / В. И. Максименков (Р.Ф.) — № 5 026 875/27- -Заявлено 11.02.92- Опубл. 15.11.93, Бюл. № 41−42. — 5 с.
  39. М.И., Комарова Л. Г. Расчет напряженно-деформированного состояния при обтяжке листовых деталей с дифференциальным растяжением. // Изв. вузов: Авиационная техника. -1987. № 2. с55−60.
  40. А.С. 1 606 230 СССР, МКл2 В 21 Д 11/20. Способ изготовления деталей двойной кривизны / Л. Г. Комарова, М. И. Лысов и В. Н. Мацнев (СССР). № 4 468 009/31−27- - Заявлено 29.07.88- Опубл. 15.11.90, Бюл. № 42. — 6 с.
  41. А.С. 1 690 901 СССР, МКл2 В 21 Д 11/20. Способ изготовления деталей двойной кривизны и обтяжной пресс для его осуществления / Л. Г. Комарова, М. И. Лысов и В. Н. Мацнев (СССР). № 4 722 256/27- -Заявлено 24.07.89- Опубл. 15.11.91, Бюл. № 42. — 7 с.
  42. В.П., Юшков А. В. Особенности формообразования обтяжкой деталей сложных форм из труднодеформируемых сплавов. -В сб.: Стали и сплавы цветных металлов. Куйбышев. Куиб. авиац. инт., 1974.-С 34−39.
  43. А.С. 707 647 СССР, МКл2 В 21 Д 11/20. Способ обтяжки при формообразовании деталей двойной кривизны / В. П. Чистяков, Е. В. Чистяков (СССР). № 2 459 522/25−27- - Заявлено 04.03.77- Опубл. 30.04.79, Бюл. № 1. — 2с.:ил.
  44. В.П., Михеев В. А. Интенсификация процессов обтяжки деталей обшивок летательных аппаратов двойной кривизны.// Вопросы пластического формоизменения при производстве летательных аппаратов: Межвузовский сборник. Куйбышев, 1979. — с.90−96.
  45. А.С. 659 238 СССР, МКл2 В 21 Д 11/20. Способ формообразования деталей двойной кривизны / В. П. Чистяков, В. А. Михеев, Е. В. Чистяков (СССР). № 2 459 522/25−27- - Заявлено 04.03.77- Опубл. 30.04.79, Бюл. № 1. — 2с.:ил.
  46. В.П. Взаимозаменяемость агрегатов в самолетостроении. М., Машиностроение, 1969, 258с.
  47. П.Я. Технологические методы обеспечения взаимозаменяемости элементов конструкции летательных аппаратов и увязка технологической оснастки // Куйбышев.: Труды КуАИ, Учеб.пособие. 1989. — 90с.
  48. Автоматизация процессов подготовки авиационного производства на базе ЭВМ и оборудования с ЧПУ / В. А. Вайсбург, Б. А. Медведев и др. М.: Машиностроение, 1985. — 216с.
  49. Современные технологии авиастроения / Под ред. А. Г. Братухина и Ю. Л. Иванова. М.: Машиностроение, 1999. — 832 с.
  50. В.П. Точностные параметры процесса обтяжки деталей двойной кривизны. // Вопросы пластического формоизменения при производстве летательных аппаратов: Межвузовский сборник. -Куйбышев, 1979.-с. 119−125.
  51. В.А. Формообразование методом обтяжки обшивок знакопеременной кривизны летательных аппаратов и автоматизацияпроектирования технологического процесса: Дисс. Канд.техн.наук. -Куйбышев, 1987. 239с.
  52. Математика и САПР. Под редакцией Н. Г. Волкова. Перевод с франц. С. Д. Читря. М.: Мир, 1988. — 2 книги. — С. 100−210.
  53. А. Фокс, М. Пратт. Вычислительная геометрия. Применение в проектировании и на производстве. М.: Мир, 1982. — 304 с.
  54. Ю.С., Jleyc В.А., Скороспелов В. А. Сплайны в инженерной геометрии. -М.: Машиностроение, 1985. 224с.
  55. Д. Роджерс, Дж. Адаме. Математические основы машинной графики. М.: Мир, 2001. — 604 с.
  56. Forrest A. R. On the Rendering of Surfaces. Сотр. Graph., Vol. 13, pp. 253−259, 1979.
  57. А.П. Элементы теории оболочек. JI.: Стройиздат, 1987. -384 с.
  58. Т., Ф.-Л.Краузе. Автоматизированное проектирование в машиностроении / Пер. с нем. Г. Д. Волковой и др. М.: Машиностроение, 1988. -648с.
  59. В.Ф. Основы методологии эксплуатации и внедрения САПР ТП ХШ на машиностроительных предприятиях. // Авиационная промышленность. 1992. № 1. — Зс.
  60. С.С., Некрасов Ю. В. Компьютерное управление процессом формообразования методом продольной обтяжки // Кузнечноштамповочное оборудование. 1996. № 3. — с.20−23.
  61. Управление технологическими системами / И. В. Абрамов, В. Н. Брюханов, А. Г. Схиртиадзе и др. Ижевс: Иж. ГТУ, 1995. 305с.
  62. Теория автоматического управления / Под редакцией Ю. М. Соломенцева. М.: Высшая школа, 1999. — 268 с.
  63. В.П. Автоматизация процессов обтяжки // КуАИ. Конспект лекций. Куйбышев, 1981. — 42с.
  64. A.JI. Теория упругих тонких оболочек. М.: Наука, 1976.-512 с.
  65. С.И. Пластическая деформация металлов. М.: Металлургиздат, 1961. Т. 1. — 367 с.
  66. Е.А. Основы теории листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1968. -263 с.
  67. А. Д. Механика процессов обработки металлов давлением. М., Машгиз, 1963. — 284с.
  68. В.А., Малышев Б. С. Формообразование обтяжкой оболочек знакопеременной кривизны на модернизированном прессе ОП ЗМ // Актуальные проблемы производства. Технология, организация, управление: Сборник научных трудов. — Самара: СГАУ, 1997. — С.12 — 17.
  69. .С., Михеев В. А. Модернизированный обтяжной пресс ОП 3 // Проблемы пластичности в технологии: Материалы международной научно — технической конференции / Орел, 1998. — С. 67−68.
  70. В.А., Гречников Ф. В., Попов И. П., Малышев Б. С. Применение коэффициентов анизотропии как показателей качества листовых материалов // Кузнечно штамповое производство. — 2000. -№ 2-С. 9- 13.
  71. Ф.В., Малышев Б. С., Михеев В. А., Попов И. П. Автоматизированный процесс обтяжки крупногабаритных обшивок на прессах РО 630 и РО — 1600 // Актуальные проблемы производства.
  72. Технология, организация, управление: Сборник научных трудов. -Самара: СГАУ, 1997. С. 5 — 11.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?