Дипломная работа: Повышение эффективности процессов обжима трубчатых заготовок давлением импульсного магнитного поля

Таблица 5.4.

Наилучшие варианты включения батареи конденсаторов при обжиме заготовки диаметром 27 мм ,57 мм и 87 мм четырехвитковым цилиндрическим индуктором

Диа- метр заго- тов- ки, мм	№ блока конд-х бата- рей	Установка с параметрами 1-го разрядного контура		Установка с параметрами 2-го разрядного контура		Установка с параметрами 3-го разрядного контура		Установка с параметрами 4-го разрядного контура		Установка с параметрами 5-го разрядного контура
		Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов- ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%
27	1 2 3	0 13 26	10,2	0 8 16	10	0 4,5 9	9,8	0 3 6	9,4	0 1 2	8,7
57	1 2 3	0 16 32	10,7	0 10 20	10,54	0 6 12	10,2	0 3 6	10,2	0 1 2	9,3
87	1 2 3	0 20 40	14,3	0 13 26	11,4	0 7 14	11,3	0 4 8	10,5	0 2 4	9,3

Таблица 5.5.

Наилучшие варианты включения батареи конденсаторов при обжиме заготовки диаметром 27 мм, 57 мм и 87 мм индуктором -концентратором

Диа- метр заго- тов- ки, мм	№ блока конд-х бата- рей	Установка с параметрами 1-го разрядного контура		Установка с параметрами 2-го разрядного контура		Установка с параметрами 3-го разрядного контура		Установка с параметрами 4-го разрядного контура		Установка с параметрами 5-го разрядного контура
		Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов- ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%	Время включ. блоков конд-х батарей, мкс	Дефор- мация заготов-ки,%
27	1 2 3	0 15 30	11,36	0 13,5 18	11,15	0 7,5 10	10,4	0 4 4	9,7	0 1 2	9
57	1 2 3	0 20 40	11,3	0 13 26	10,9	0 7 14	10,75	0 4 8	10,7	0 2 3	9,9
87	1 2 3	0 25 50	12,4	0 15 30	11,8	0 8 16	10,8	0 4 8	10,8	0 2 4	10,3

5.3 Влияние факторов на эффективность процесса обжима заготовки при неодновременном включении конденсаторных батарей

Рассмотрим влияние геометрических размеров заготовки, а также параметров магнитно-импульсной установки на величину,  характеризующую изменение степени деформации при обжиме трубчатой заготовки при неодновременном включении блоков конденсаторных батарей.

Величина изменения степени деформации , определялась по формуле (5.2)

 ,%        (5.2)

где  - степень деформации заготовки при одновременном включении  конденсаторных батарей;

- степень деформации заготовки при неодновременном включении конденсаторных батарей.

Моделировался процесс обжима тонкостенных трубчатых заготовок из алюминиевого сплава АМГ2М.

Предварительный анализ показал, что толщина обжимаемой заготовки не влияет на величину, характеризую изменения степени деформации , поэтому в качестве входных факторов, были выбраны: диаметр заготовки – D; собственная частота установки – f.

Задача сводится к построению вторичной математической модели зависимости  от перечисленных выше факторов.

Предварительный анализ показал, что для описания зависимостей необходимо использовать полиномиальную модель четвертого порядка (4.3):

 (5.3)

 где y – значение выходного параметра (функции отклика);

 b0, bi, bii, bij коэффициенты регрессии;

 xi, xj кодированные значения входных параметров.

Были найдены уровни факторов и интервалы варьирования по диаметрам заготовок и значениям собственным частотам установок, которые приведены в табл 4.2 и 4.3.

Необходимые расчеты по определению коэффициентов регрессии были выполнены по программе R_2_14.exe, разработанной на кафедре МПФ ТулГУ.

С учетом рассчитанных коэффициентов уравнения регрессии, устанавливающие зависимости величины, характеризующей изменение степени деформации от диаметра заготовки и собственной частоты установки, примут вид:

- величина  при обжиме заготовки одновитковым индуктором:

- величина  при обжиме заготовки четырехвитковым цилиндрическим индуктором:

- величина  при обжиме заготовки индуктором-концентратором:

 

На рис. 5.6 - 5.8 показаны поверхности и их сечения, отражающие зависимость величины,  характеризующей изменения степени деформации от диаметра и собственной частоты установок.

Анализ приведенных результатов показал, что во всем диапазоне изменения факторов возможно за счет неодновременного включения конденсаторных батарей увеличить степень деформации заготовки при тех же энергетических затратах для индукторов всех типов. Причем эффективность неодновременного разряда конденсаторных батарей увеличивается с уменьшением собственной частоты установки и с увеличением диаметра обрабатываемой заготовки.

При этом для одновиткового индуктора уменьшение частоты разрядного тока с 115кГц до 15 кГц степень деформации заготовки увеличивается на 30%.

В случае обжима заготовки цилиндрическим индуктором наиболее эффективна данная процедура в диапазоне частот 15 – 40 кГц и диаметров 57 – 87 мм, при этом степень деформации заготовки увеличиться более чем на 50%.

При обжиме индуктором-концентратором уменьшение частоты разрядного тока ведет к увеличению степени деформации на 35%.

 

Рис.5.6. Зависимость  от собственной частоты установки и от диаметра заготовки при обжиме одновитковым индуктором

 

Рис.5.7. Зависимость  от собственной частоты установки и от диаметра заготовки при обжиме четырехвитковым цилиндрическим индуктором

 

Рис.5.8. Зависимость  от собственной частоты установки и от диаметра заготовки при обжиме индуктором-концентратором

5.4 Разработка технологического процесса сборки изделия «трубка-фланец»

Изделие «Трубка-фланец» представляет собой сборочное соединение двух деталей: втулки (рис. 5.9), выполненной из алюминиевого сплава Д16Т и трубы из алюминиевого сплава АМГ2М наружным диаметром 25 мм, толщиной стенки 1,2 мм и длиной 60 мм (рис. 5.10).

Рис.5.9. Втулка

 

Рис.5.10. Труба

Традиционные методы сборки таких изделий сваркой, пайкой, свинчиванием по резьбовым поверхностям, закатка роликом и обжим на прессах очень трудоемки.

Применение импульсного магнитного поля в сборочных операциях позволяет при небольших конструктивных изменениях мест сопряжения деталей и узлов, не влияющих на их функционирование значительно снизить трудоемкость изготовления. Кроме того, в отличие от прессовых операций применение импульсного магнитного поля позволяет обеспечить максимальную соосность сопрягаемых изделий. Поэтому, для сборки данного изделия была выбрана операция магнитно-импульсной штамповки по схеме «обжим». При этом, для получения качественного соединения на втулке протачиваются две цилиндрические канавки шириной 2 мм и глубиной 1 мм, после чего производился обжим трубы в эти канавки  (рис. 5.11).

Рис.5.11. Схема сборочного узла

Общий вид технологической наладки для сборки указанного изделия приведен на рис 5.12. При этом в качестве инструмента использовался индуктор-концентратор, выполненный из стали 65Г.

Рис. 5.12. Технологическая наладка для сборки изделия «Трубка-фланец»

Процесс был реализован в магнитно-импульсной установке энергоемкостью 60 кДж и собственной частотой разряда 55 кГц, при напряжении разряда кондентраторной батарей 11 кВ (расчетное значение напряжения разряда составило 10,6 кВ)

Готовые изделия представлены на рис. 5.13.

 

Рис. 5.13. Готовые изделия

5.5 Разработка технологического процесса сборки изделия «баллон»

Изделие «Баллон» (рис. 5.14) должно быть герметичным и выдерживать давление, равное 3 МПа. Для этого необходимо обеспечить герметичность соединения втулки (рис. 5.15) и корпуса (рис. 5.16). Для обеспечения герметичности на корпусе втулки выполнялась канавка, в которую закладывалась резиновая прокладка (рис. 5.17).

Рис. 5.14. Изделие «Баллон»: 1- втулка; 2- корпус

Рис. 5.15. Втулка

 

 Рис.5.16. Корпус

   

Рис.5.17. Прокладка

Сборка осуществляется обжимом корпуса в канавку, выполненную на втулке и при этом резиновая прокладка, деформируясь обеспечивает герметичность сборочного соединения. Для реализации технологического процесса была изготовлена опытная оснастка, включающая в себя индуктор для обжима (рис. 5.18). Сборка осуществлялась на магнитно-импульсной установке  МИУ Т - 2М. Энергоемкость 24 кДж, собственной частотой разряда 16 кГц. Технологический процесс реализовался устойчиво при напряжении разряда  3,5 кВ, что соответствовало энергоемкости разряда 14 кДж, (расчетное значение энергоемкости составило 13,4 кДж)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13