Совершенствование технологии объемной штамповки на основе анализа формоизменения

Актуальность работы. Одной из важнейших задач научно-технического прогресса в технологии кузнечно-штамповочного производства является разработка и создание новых и совершенствование существующих технологических процессов, которые обеспечивали бы снижение знергои шталлозатрат на получение готовых поковок и изделий из ним, гарантировали бы требуемое качество продукции, обеспечивая выполнение этап требований построением рациональных или оптимальных схем процессов.

Перспективным методом решения указанной проблемы является развитие методики проектирования процессов объемной штамповки на базе анализа формоизменения с целью управления течением металла при заполнении полости чистового ручья. Из многих исследований известно, что рациональность или оптимальность формы заготовок состоит не в приближении их к форме и размерам готовой поковки, а в обеспечении такого заполнения полости чистового ручья, при котором технологический процесс реализовывался бы так, чтобы обеспечить получение поковок без каких либо дефектов формы, например, невыполнения малых радиусов в углах поковки, зажимов, прострелов и т. п, при достаточно высокой стойкости штампов и возможно малой энергоемкости процесса.

Принципиальными достоинствами совершенствования технологии штамповки на базе анализа формоизменения является возможность закономерного достижения поставленных целей и раскрытие дополнительных возможностей, опирающихся как на достигнутые технологические решения, так и на возможности теоретических методов в решении технологических задач.

Практической реализацией этого положения является, в частности. ь применение методики решения обратным задач формоизменения, кото-роя дала к настоящему времени существенные положительные результаты практически во всех разновидностях процессов ОМД, в том числе и в объемной штамповке.

Применение этой методики не предполагает замену традиционных методов прямого моделирования, но дополняет их, обеспечивая направленное решение задач интенсификации технологических процессов объемной штамповки СОЮ и улучшение качества продукции.

Реализация как прямого так и обратного математического моделирования и совершенствование на этой основе технологии объемной штамповки наиболее эффективна в случае применения в расчетах современных численных методов анализа. Наряду с методами конечных разностей и конечных элементов, являющихся в настоящее время, по существу, традиционными, все большее применение находит метод граничных элементов СМГЗЗ. Применение МГЭ для математического моделирования процессов 01 в значительной мере основывается на том, что математическая сущность метода хорошо согласуется с физической сущностью расчетов формоизменения при объемной штамповке! в обоих случаях пользователя интересуют прежде всего величины параметров С перемещений, скоростей и напряжений) на границе расчетной области.

Настоящая работа посвящена совершенствованию технологических процессов объемной штамповки путем развития методики расчетов и проектирования рациональных и оптимальных заготовок и схем штамповки на базе анализа формоизменения металла, выполняемого численным методом граничных элементов.

Актуальность темы

определяется возможностью применения исследованных методов совершенствования технологическим процессов объемной штамповки для улучшения качества поковок, прежде всего в направлении получения поковок без дефектов Формы и с минимальной неравномерностью деформации по сечению.

Цель работа. Повышение качества поковок — предотвращение дефектов формы и получение готовых изделий с минимальной неравномерностью деформации по сечению. Поставленная цель достигается применением рациональных и оптимальным заготовок и технологических схем, рассчитанных на основе моделирования течения металла при штамповке с применением метода граничных элементов.

Методы исследования. Теоретические исследования формоизменения выполнены с применением основный положений и методов теории пластичности, механики сплошной среды с использованием численного метода граничных элементов СМГЭ) с последующей реализацией на ЭВМ. Экспериментальные исследования — физическое моделирование процессов штамповки — проводились в лабораторных условиям на слоистым моделях и свинцовых образцам.

Автор защищает результаты теоретических и экспериментальных исследований формоизменения при штамповке поковок сложной формы, выполненных методом имитационного моделирования, направленные на совершенствование форм и размеров заготовок, обеспечивающих получение поковок без дефектов формы и с минимальной неравномерностью деформации по сечению.

Научная новизна.

1. Развита методика моделирования формоизменения, основанная на применении прямого метода граничных элементов СПМГЭ) к расчету постадийного деформирования, позволяющая с использованием обратного и прямого расчета определять рациональные формы и размеры ручьев и заготовок. Рассчитанные по указанной методике заготовки обеспечивают полное заполнение полости чистового ручья без излишнего истечения металла в облой и изготовление поковок без дефектов формы.

2. Предложен и обоснован интегральный критерий оценки неравномерности деформации по сечению поковки.

3. Предложена и разработана методика оптимизационно го расчета процессов объемной штамповки, основанная на применении компактно описываемых Форм промежуточных заготовок с минимальным числом варьируемых параметров.

Практическая ценность и реализация работа. Из выполненных теоретических и экспериментальных исследований следует практическая ценность полученных результатов, состоящая в применимости разработанной методики расчетов и оптимизации заготовок и схем штамповки к поковкам любой сложности формы из материалов с достаточно сложными реологическими свойствами в целях направленно го управления качеством готовых изделий.

Результата исследований апробированы в производственных условиях на заводе «Красный Аксай». Отдельные результаты исследований включены в разделы лекционных курсов «Инженерная механика твердого тела» и «Механика процессов обработки давлением», использованы при проведении лабораторных работ и практических занятий по указанным дисциплинам.

Апррбапмя работы. Результаты исследований доложены на Международной научно-технической конференции «Надежность машин и технологического оборудования» С г. Ростов-на-Дону, 1994 г.3, V Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем С г. Ростов-на-Дону" 1997 г.3, а также на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Донского государственного технического университета С г. Ростов-на-Дону, 1994;1998 г. гЗ.

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура м п^гьрм работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав" основным выводов, списка литературы, приложения. Работа выполнена на страницам машинописного текста" содержит.