Математическое моделирование пластического формоизменения и автоматизация проектирования технологии горячей объемной штамповки на молотах
Диссертация
Автор: Габдрахманов, Ильдар Накипович
Название: Математическое моделирование пластического формоизменения и автоматизация проектирования технологии горячей объемной штамповки на молотах
Справка: Габдрахманов, Ильдар Накипович. Математическое моделирование пластического формоизменения и автоматизация проектирования технологии горячей объемной штамповки на молотах : диссертация кандидата технических наук : 05.03.05 / Габдрахманов Ильдар Накипович; [Место защиты: Ижев. гос. техн. ун-т] Ижевск, 2007 157 c. : 61 07-5/5463
Объем: 157 стр.
Информация: Ижевск, 2007
Содержание:
Введение
Глава
I Состояние вопроса, цели и задачи исследования
11 Применение вычислительной техники для автоматизации моделирования пластического проектирования технологии штамповки
12 Методы и программные средства формоизменения
13 Выводы, цели и задачи исследования
Глава
II Разработка методики трехмерного геометрического моделирования ноковок сложной формы
21 Выбор способа представления геометрической информации
211 Выбор СAD системы для создания модели поковки
212 Методика моделирования объемных моделей поковок в системе КОМПАС 3D
22 Формирование трехмерных геометрических примитивов
22 L Построение простых геометрических примитивов, элементов выдавливания и вращения контура
222 Построение кинематических элементов
223 Построение примитивов, аппроксимирующих последовательность сечений
23 Формирование геометрических моделей поковок и штамповочного инструмента
Глава
III Разработка математической модели процесса штамповки ноковок на молотах
31 Модели рование пластического формоизменения методом граничных элементов
311 Определение количества ударов молота
312 Определение распределения температур при горячей штамповке с использованием МГЭ
2 Сопоставление результатов моделирования пластического формоизменения с известными данными но штамповке
Глава
IV Разработка методики автоматизированного проектирования и оптимизации технологии штамповки
41 Автоматизированное проектирование технологии горячей объемной штамповки поковок сложной конфигурации на молотах
411 Автоматизированное конструирование поковки по людели детали
412 Разработка технологии штамповки поковок на молотах
413 Проектирование штамповочного инструмента
42 Оптим изация технологии штамповки поковок намолотах
43 Ко мплексная автоматизация проектирования технологического процесса штамповки
44 Анали з эффективности автоматизированного проектирования технологии штамповки Основные результаты и выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение:
В условиях рыночной экономики важную роль приобретают время внедрения изделия в производство и его эффективность. Сокращение времени и материальных затраты на производство проектируемых объектов и повышение их качества достигается применением систем автоматизированного проектирования (САПР). Основным преимуществом САПР является идея «виртуального производства», согласно которой с помощью специализированного программного обеспечения осуществляется моделирование полного цикла изготовления изделия, включая выполнение комплекта чертежной докумегггации, разработку трехмерной модели поковки, проектирование технологии изготовления и моделирование самого процесса изготовления (штамновки). Штамновка на молотах является одним из способов обработки металлов давлением (ОМД). Она позволяет получать поковки достаточно сложцой конфигурации с улучшенной по сравнению с литыми заготовками внутренней структурой, поэтому данная технология уже давно привлекает внимание разработчиков САПР. Еще в 70-х годах прошлого века в нашей стране появились системы, осуществляющие проектирование технологического процесса в автоматизированном режиме. Большой вклад в становление этого направления внесли отечественные ученые Тетерин Г.П., Вайсбурд Р.А., Алиев Ч.А., Аксенов Л.Б. и др. С 90-х годов такие нрограммные продукты начали иснользовать анпарат трехмерной графики. Но в целом порядок проектирования технологии не претерпел коренных изменений и фактически повторял ранее нредложенные решения, лишь освобождая проектировщика от рутинного труда по определению различных технологических параметров. Для моделирования нроцессов пластического формоизмене}1ия иримеияютея численные методы []-4] в основном это" метод конечных элементов (МКЭ), но в последнее время в связи с переходом к трехмерному моделированию процесс моделирования формоизмецения требует больню времени по сравнению с плоской задачей, поэтому необходимо иснользовать метод ipaничных элементов (МГЭ), который позволяет получить наиболее полное представление о формоизменении поковки при пластическом деформироваР1ии, напряженно-деформированном состоянии, энергоспловых параметрах процесса, за меньшее время. Представленные на рынке программные продукты, такие как FORGE 3 (Франция), DEFORM 3D (США), SuperForge (США), QF0RM3D (Россия), используют метод конечных элементов. Функционирование этих систем требует наличия внешних средств трехмерного моделирования для формирования геометрии штамповочного инструмента и разработки технологии штамповки, что затрудняет внесение изменений в технологический процесс в случае выявления дефектов. Оценка разработанной технологии и выявление возможных дефектов (зажимов, прострелов, незаполнения профиля и др.) позволяет уже на этапе проектирования технологии уменьшить вероятность серьезной корректировки разработанного технологического процесса и изготовления нескольких комплектов оснастки для проведения опытной штамповки, что дает возможность сократить время технологической подготовки производства, и расходы на внедрение технологии в производство. Кроме того, существующие программы лишь частично охватывают процесс проектирования и не полностью реализуют открывающиеся при использовании вычислительной техники возможности. Даже если совместить на одном рабочем месте технолога программные системы, отвечающие за трехмерное геометрической моделирование, автоматизированную разработку технологического процесса и моделирование пластического формоизменения, каждая из которых имеет достаточно высокую стоимость, остаются нерешенными несколько важных задач, таких как автоматизированное конструирование поковок но чертежам или моделям деталей и оптимизация технологического процесса. Особенно важна задача оптимизации техпологического процесса. Одним из основных показателей эффективности производства при штамповке является коэффициент использования металла (отношение массы детали к массе материала поступившего в обработку). Для горячей объемной штамгювки он обычно не превышает 0,6 [5]. Относительно большие потери металла требуют тпд,ательного подбора многих параметров технологического процесса (например, размеров заусенечной канавки) для их минимизации. Применение систем анализа пластического формоизменения для решения подобной задачи приводит к перебору большого числа вариантов технологического процесса, основанных на применении численных методов, которые отличаются длительным временем расчета, что значительно увеличивает срок разработки технологии. Ис1Ю]п>зование МГЭ для решения этих задач, особенно при анализе трехмерной деформации, позволяет сократить на порядок время расчетов. Для рассматриваемого класса поковок (поковки сложной конфигурации с затрудненным течением металла) замена анализа трехмерного моделирования на анализ плоской деформации в ряде характерных сечений поковки с использованием МКЭ невозможна, такой подход использовался в работе [6] для сокращения времени расчетов. Настоящая работа посвящена решению вопросов моделирования процесса деформации при штамповке на молотах и созданию на ее основе системы автоматизированного проектирования, осуществляющей разработку и оптимизацию технологического процесса штамповки поковок сложной конфигурации с затрудненным течением металла с применением трехмерного твердотельного моделирования.
|
