автореферат диссертации по металлургии, 05.16.05, диссертация на тему:Совершенствование методов разработки технологических процессов и инструмента для штамповки тонкостенных оребренных поковок на основе графо-аналитического компьютерного моделирования

На правах рукописи

СОЛОМОНОВ Константин Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ИНСТРУМЕНТА ДЛЯ ШТАМПОВКИ ТОНКОСТЕННЫХ ОРЕБРЕННЫХ ПОКОВОК НА ОСНОВЕ ГРАФО-АНАЛИТИЧЕСКОГО КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.16.05 — «Обработка металлов давлением»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва — 2004

Работа выполнена в Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете), на кафедре инженерной графики

Научный консультант

д.т.н., профессор ГКостарев Игорь Вадимович!

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Зимин Юрий Анатольевич, Кучеряев Борис Викторович, Романов Константин Игоревич

Ведущая организация: ОАО Ступинская металлургическая компания

Защита диссертации состоится 3 ноября 2004 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.132.09 при Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете).

Адрес института: 117936, г. Москва, ГСП-1, Ленинский просп., д. 4 Тел.:(095)955-01-27

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета).

1о05"-Ч <1$Т5"Г '

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В обработке металлов давлением значительное распространение получили штампованные поковки деталей из алюминиевых сплавов с ребрами жесткости и тонким полотном, широко применяемые в различных отраслях оборонной промышленности, в том числе, авиакосмической технике, а также в последнее время автомобилестроении, что связано с высокими прочностными характеристиками при относительно небольшой плотности этих сплавов.

Большая номенклатура деталей указанного класса и вместе с тем мелкосе-рийность их производства в значительной мере определяют высокую стоимость штамповки опытных образцов и высокую трудоемкость изготовления и доработки штампового инструмента. Учитывая, что значительная доля оребренных тонкостенных деталей используется в изделиях ответственного назначения, немаловажным в их производстве является снижениезатрат времени, на их изготовление.

В связи с этим первостепенное значение имеет проблема разработки методов научно обоснованного проектирования технологических процессов для штам-.повки ребристых поковок из алюминиевых сплавов с тонким полотном.

В настоящее время создано достаточно большое количество математических моделей и базирующихся на них программных комплексов, учитывающих множество параметров, но позволяющих рассчитывать поковки в основном при решении осесимметричных и плоских задач. Поскольку детали рассматриваемого класса имеют сложную конфигурацию контура, превалирующими для них являются трехмерные геометрические параметры."

Возросшие возможности компьютерной техники позволяют получать решение для задач такого типа быстро и эффективно, интерпретируя его в достаточно удобной для восприятия и анализа форме имитационной модели с интеллектуальным интерфейсом, что в значительной степени облегчает и улучшает работу конст-

руктора и технолога, позволяя им выбирать оптимальное или рациональное решение поставленной задачи проектирования поковки и инструмента ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Совершенствование методов проектирования технологии объемной штамповки и инструмента с использованием графо-аналитического компьютерного моделирования для повышения эффективности производства сл ожнопрофильных тонкостенных поковок с ребрами жесткости. ЗАДАЧИ

1. Анализ существующих методов математического, геометрического, физического и компьютерного моделирования процессов пластического деформирования металлов для обоснования общей методологии решения поставленной задачи.

2. Изучение течения металла по полотну заготовки и выбор физически непротиворечивой, соответствующей теоретическим и экспериментальным данным, счемы формоизменения. Исследование типов линий раздела течения металла для контуров различных конфигураций и вывод аналитических зависимостей с целью создания полного алгоритма расчета формообразования штампуемых поковок

3. Исследование видов пространственной эпюры контактных давлений и возможностей ее физического и геометрического моделирования поверхностями одинакового ската.

4. Анализ методов оптимизации параметров процесса штамповки и выбор рациональных геометрических параметров и технологических приемов, обеспечивающих устранение неравномерности течения металла по полотну заготовки. Обоснование критериев, оценивающих неравномерность течения металла, и выявление возможностей их использования для управления процессом получения бездефектных изделий.

5. Оценка влияния разнотолщинности ребер жесткости на схему течения металла по полотну заготовки и скорость заполнения металлом гравюры штампа с ребрами жесткости.

6. Разработка системной структуры и отдельных алгоритмов программного комплекса для расчета параметров процесса объемной штамповки оребренных поковок из алюминиевых сплавов.

7. Опробование разработанных методов, алгоритмов и программного комплекса на примере расчета параметров штамповки промышленных серийных поковок и выработка конкретных рекомендаций по получению бездефектных изделий. НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Определен и научно обоснован выбор системы приемов решения задач объемной штамповки, сочетающий математическое, компьютерное, геометрическое и физическое моделирование как способ решения технологических задач обработки металлов давлением при получении сложнопрофильных тонкостенных поковок с оребрением.

2. На основе анализа экспериментальных и теоретических данных доказано, что радиальная схема течения металла по плоскости контакта является наиболее физически, непротиворечивой и удобной для расчета и моделирования на компьютере процесса объемной штамповки тонкостенных поковок с ребрами жесткости.

3. Разработана методика построения линии раздела течения металла как эквиди-станты по отношению к действительному или условному контуру штампуемой поковки, позволяющая установить геометрию линии раздела течения металла и выразить ее в виде аналитических или численных зависимостей.

4. Разработаны методы визуального представления пространственной эпюры контактных давлений, позволяющие построить ее ребра и линии раздела течения металла как проекции этих ребер на плоскость контакта, полученные в результате применения графо-аналитических приемов.

5. Разработан комплексный подход к рассмотрению взаимосвязанного решения задач расчета формообразования поковок с ребрами жесткости и тонким полотном и определения энергосиловых параметров процесса объемной штамповки.

6. Разработаны способы определения усилий пресса, необходимых для деформирования штампуемой поковки, базирующиеся на физическом моделировании и полученных аналитических зависимостях.

7. Научно обоснован подход к оценке неравномерности течения металла по полотну заготовки как фактору, способствующему равномерному формообразованию поковки в целом, а также применению технологических приемов, призванных регулировать направление потоков металла на плоскости контакта, на основе анализа критериев, характеризующих различные типы неравномерности: течения металла по плоскости контакта; формирования угловых и центральных участков ребер жесткости; формоизменения ребер жесткости в пределах одной ячейки; формообразования поковки в целом.

8. Выявлены преимущества технологического выреза по сравнению с другими технологическими приемами; разработана методика расчета заполнения технологического выреза и приемы регулирования неравномерности течения металла по плоскости контакта с помощью нескольких технологических вырезов, расположенных с учетом геометрии чистовой детали. Исследованы условия затекания металла в полости штампа под ребра жесткости различной толщины и влияние скорости их формирования на неравномерность формообразования поковки.

9. На основе анализа различных методов оптимизации получена методика выбора оптимальных параметров технологических конструктивных элементов в процессах объемной штамповки. В частности, решена задача определения радиуса и положения центров технологических вырезов при деформировании пластины в форме многоугольника в плане.

10. Разработаны алгоритмы программного комплекса, предназначенного для определения параметров объемной штамповки оребренных поковок на основе моделирования на компьютере течения металла по полотну заготовки, формирования ребер жесткости, формы пространственной эпюры контактных давлений, а также расчета коэффициентов неравномерности и определения координат центра давления.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ И РЕАЛИЗАЦИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На основании разработанных методик и программ на Красноярском металлургическом заводе получены бездефектные серийные поковки, используемые в авиационной промышленности Путем анализа результатов моделирования на компьютере формообразования поковок с ребрами жесткости выявлены зоны возможного образования дефектов и предложены меры по их предотвращению Штамповка серийных поковок с учетом рекомендаций позволила получить полностью сформированные поковки с распределением волокон металла, удовлетворяющим заказчиков.

Практическая ценность работы заключается также в следующем:

1. Разработан программный комплекс по расчету параметров объемной штамповки поковок с развитым полотном и ребрами жесткости, который прошел апробацию на Самарском металлургическом заводе. Расхождение расчетных и экспериментальных данных составило 10 — 15%. Использование разработанного комплекса программ для расчета промышленных серийных поковок позволило сократить трудоемкость проектирования штампов, снизить затраты на инструмент за счет уменьшения вероятности ошибок конструктора при проектировании штампов, повысить качество изделий за счет обеспечения менее неравномерного течения металла в процессе штамповки

2. Программный комплекс позволяет произвести экспресс-анализ картины течения металла, определить неравномерность формообразования поковки, рассчитать деформирующее усилие пресса, определить центр давления, оптимизировать параметры технологических вырезов.

3. Разработанные методики и программы дают возможность обоснованно выбирать размеры и форму технологических конструктивных элементов, прогнозировать формообразование длинномерных поковок, а также имеющих ребра жесткости различной толщины

4. Широкое использование в диссертации графо-аналитических методов позволяет получать наглядное решение задач по расчету формообразования поковки и

построению пространственной эпюры контактных давлений, определяющих соответственно зоны неблагоприятного течения металла и номинальные усилия пресса, достаточные для полного формирования поковки.

Практическая значимость и техническая новизна работы подтверждаются патентами РФ на изобретение.

Результаты диссертации используются в учебном процессе в МИСиС и МГВМИ.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ

Результаты работы доложены и обсуждены на семинарах и конференциях: семинаре «Эффективная технология и техническое перевооружение кузнечного и листоштамповочного производства» (Москва, 1989), Международной научно-технической конференции «Инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники» (Егорьевск, 1995,1997, 1999), Пятом Международном совещании-семинаре «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 1998), на Российской научно-технической конференции «Авиационно-космические технологии-2003» (Воронеж, 2003), на совместных заседаниях кафедры ОМД и лаборатории ДСПМ МИСиС (Москва, май 2003, декабрь 2003). ПУБЛИКАЦИИ

Основное содержание диссертации опубликовано в двух монографиях, учебнике, двух учебных пособиях, 33 научных статьях. Получено 4 патента РФ на изобретения.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, 8 глав, выводов. Она изложена на 426 стр. машинописного текста, содержит 107 рисунков, 7 таблиц, список использованных источников из 233 наименований, а также 7 приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе представлен обзор современных методов моделирования пластического течения металла, автоматизации проектирования и расчета процессов обработки металлов давлением (ОМД), оптимизации параметров технологических процессов, последние разработки в области кузнечно-штамповочного производства.

В частности, рассматриваются методы математического, компьютерного, геометрического и физического моделирования. Разнообразие математических моделей, применяемых для описания пластического течения металла как отечественными, так и зарубежными учеными, позволяет сделать вывод о том, что разработки в этой области активно продолжаются. Учитывая высокие темпы развития в последние годы средств компьютерной техники, реализация весьма сложных математических моделей встречает все меньшие затруднения. В обзоре методов компьютерного моделирования большое внимание уделено анализу последних разработок, касающихся применения к расчету процессов ОМД метода конечных элементов (МКЭ). Указывается, что этот метод, широко используемый у нас в стране и за рубежом, несмотря на высокую степень универсальности, имеет некоторые ограничения в применении к задачам объемного течения металла, в которых требуется рассчитать формоизменение деталей со сложной конфигурацией. На основе литературного анализа, проведенного в отношении методов графо-аналитического и физического моделирования, можно сделать вывод, что они в настоящее время имеют ограниченное применение. Если давно известные методы физического моделирования сегодня применяются в меньшей степени в силу несправедливого пренебрежения ими большинства исследователей, то методы геометрического моделирования не получили пока значительного развития, т.к. до сих пор их программная реализация не имела достаточной компьютерной поддержки, а использование в виде ручной графики весьма неэффективно.

Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) инструмента и технологических процессов способствует повышению производительности труда конструктора и технолога, выводя результаты их работы на качественно новый уро-

вень. Анализ литературных источников показывает, что используемые для моделирования пластического течения методы применимы в основном для решения осе-симметричных или плоских задач, либо сложны в применении и освоении.

Решение задач оптимизации, как известно, затруднено по ряду причин, среди которых можно выделить следующие: выбор оптимизационного метода, проблема его сходимости в конкретных случаях, выбор начального приближения и ряд других. В связи с этим указанное направление недостаточно активно развивается и полученные решения имеют особенную ценность.

В последние годы проводятся активные научные исследования в технологии ОМД. Здесь много интересных решений, имеющих практическое применение в промышленности, в частности, разработка новых технологических процессов, совершенствование старых, применение современных методов при исследовании технологических процессов.

Во второй главе приводится математическая модель процесса формообразования поковок деталей. Если ограничиться классом поковок с развитым тонким полотном и ребрами жесткости, получаемых в процессах объемной штамповки на щд-равлических прессах, номенклатура которых достаточно широка, тогда система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающая напряженно-деформированное состояние металла, значительно упрощается. Для этого вводится два допущения. Первое из них — условие полной пластичности — предполагает равенство нулю касательных напряжений; второе — кинематическое условие — заключается в том, что поперечные скорости движения частиц можно считать одинаковыми по толщине слоя

Тогда из общей системы уравнений получаем соотношение для распределения контактного давления р по плоскости заготовки толщиной /г:

штампуемой поковки. Откуда следует, что пространственная эпюра контактных

/а V

ор / . О\

+ — =—у, при этом предел текучестиа3 = а](е,£',I ), где е —

, I Эу) п

степень деформации, — скорость деформации, — температура нагрева

давлений представляет собой кусочно-пространственную поверхность одинакового ската Причем проекции гребней этой поверхности на плоскость контакта являются линиями раздела течения металла, а проекции линий ската - линиями тока

Для приближенной оценки формирования ребер жесткости вполне применима схема течения металла, которая характеризуется тем, что линии тока ортогональны к контуру поковки. Такая схема наблюдается в начальный момент деформирования.

Рассмотрим правомерность применения данной схемы течения металла в последующие за начальным моменты деформирования. Анализ проведем на примере осадки квадратной пластины. Предполагая приемлемой указанную схему течения металла на всех этапах деформирования пластины, получим картину ее формоизменения в многоугольники с возрастающим количеством сторон. Если разбить весь процесс осадки на несколько шагов и рассмотреть первые два шага, поковка должна приобрести вид, изображенный на рис. 1

ленных экспериментов и исследований течение ме!алла по полотну заготовки подчиняется радиальной схеме, т.е. происходит вдоль линий (линий тока), которые являются радиусами некоторой дуги окружности Тогда можно считать, что

Как показывает проведенный анализ, при этом контур будет иметь изломы в угловых точках. Тогда появляются физически необоснованные, так называемые «мертвые зоны», из которых металл никуда не затекает. Следовательно, линейная схема течения металла неприменима при описании исследуемых процессов Необходимо использовать нелинейную схему, ко-

торая исключает вышеуказанные про-

тиворечия.

Рис 1 Схема формоизменения поковки

Исходя из результатов многочис-

имеется некоторый условный контур (контур равных контактных давлений, или, другими словами, некоторая линия уровня на поверхности пространственной эпюры контактных давлений), к которому линии тока ортогональны. Ясно, что этот контур представляет собой дугу кривой второго порядка. Анализ формулы, определяющей прирост высоты Н ребра жесткости за шаг осадки полотна ДА:

Ь ус-(хс-х)

функция, характеризующая

форму контура ребра жесткости, — показывает, что в этом случае контур ребра жесткости является гладкой линией. Здесь Ь - ширина полости штампа под ребро жесткости, хпус— координаты центра кривизны указанной линии.

Дальнейшее более подробное исследование формы ребра жесткости позволяет сделать заключение, что при радиальной схеме течения металла линия, задающая эту форму, вполне приближается к дуге гиперболы, или по крайней мере может быть описана кривой второго порядка, что определяет ее как гладкую дифференцируемую кривую.

С целью подтверждения гипотезы о радиальной схеме течения металла проведем сравнение с результатами исследований И. Я. Тарновского, посвятившего этим вопросам немало места в своих научных разработках, на основе которых при осадке прямоугольной пластины ее боковые стороны приобретают форму параболы, что следует из анализа предлагаемых им уравнений. Однако это верно лишь для начальной стадии течения металла, когда линии тока ортогональны начальному контуру поковки. В дальнейшем, когда растекание металла по плоскости контакта происходит Рис. 2. Контур поковки под некоторым углом к начальному контуру, контур поковки стремится принять форму дуги окружности (рис. 2). Это очевидным образом следует, как из теоретических выкладок (базирующихся на вариационных мето-

дах), так и из экспериментов на алюминиевых и свинцовых заготовках Как видно на рис 2, боковые стороны прямоугольной пластины в процессе деформирования приобретают форму гладкой кривой, близкой по форме к дуге окружности

Третья глава посвящена решению задачи, заключающейся в построении картины течения металла на контактной плоскости, на основании принятой схемы течения металла по полотну заготовки

Согласно принципу кратчайшей нормали металл растекается по нормалям к границам поковки (или к условному контуру), которыми могут быть как контуры поковки, так и контуры полости штампа под ребра жесткости При этом на полотне заготовки образуются линии раздела течения металла (где скорость течения равна нулю), которые являются как бы «водоразделами», разделяющими потоки металла Так как металл стремится течь по кратчайшим нормалям во всех направлениях, то линия раздела течения металла является геометрическим местом точек, равноудаленных от контура Тогда задача состоит в построении такой линии.

Построение линии раздела течения металла графическим методом, предложенным в работах И В Костарева, в соответствии с которым строятся вручную и линия раздела течения металла, и линии тока, и ребра жесткости, имеет ряд очевидных недостатков — большая трудоемкость расчетов при низкой производительности, огромные временные затраты на расчет формообразования даже простых в геометрическом плане поковок Указанные проблемы можно преодолеть с помощью

компьютерной техники, получившей в последние годы бурное развитие, для чего необходима формализация всей задачи

В общем случае можно рассмотреть задачу построения геометрического места точек, равноудаленных от двух гладких и монотонных кривых (рис 3), которыми в большинстве случаев и являются конту-Рис 3 Построение эквидистанты ры реальных поковок Для этого поставим задачу в векторной форме В результате упрощений системы

уравнений приводим ее к виду удобному для численной реализации' У1 ) + Р*\, - У2 (¿2 ) - р»2, {а1) = О

где р — расстояние от линии раздела течения металла до контура поковки; — параметр, характеризующий «движение» по контуру поковки; п„,п,у — проекции нормалей к контуру поковки на соответствующие оси.

Получить общее решение в аналитическом виде весьма затруднительно. В частном случае, когда в качестве контура поковки рассматривается кривая второго порядка (например, эллипс или окружность), можно получить окончательное решение в формализованном виде.

Поскольку реальные поковки имеют гораздо более сложную форму необ\о-. димо найти решение, пригодное по крайней мере для двух кривых. Поставим задачу в скалярном виде. При этом используем два условия, как и в случае постановки задачи в векторной форме, а именно, равноудаленности и нормальности. Как видим.

приходим к системе уравнений, решение которой в общем виде не представляется возможным. Однако, поскольку гладкие кривые, которыми являются контуры реальных поковок, могут быть аппроксимированы с достаточной степенью точности дугами окружностей и отрезками прямой, то нас устраивает приближенное решение поставленной задачи для указанных кривых. Получаем, что для участка конгура окружность-прямая линия раздела течения (ЛРТМ) — парабола, для участка окружность-окружность ЛРТМ — либо эллипс, либо гипербола. Вместе с тем получены соотношения для вычисления длины линий тока, которые определяют объем затекающего в полость штампа металла.

Таким образом, считая схему течения металла по плоскости контакта радиальной, нетрудно определить положение ЛРТМ и вычислить длину линий тока (ЛТ), которая определяет объем металла, затекающего в полости штампа Для этого необходимо лишь знать параметры дуг окружностей, которые задают действительный или условный контур (УК) поковки. Эти параметры зависят от геометрических параметров эпюры граничных контактных давлений (ЭГКД).

Используя гипотезы теории течения тонкого пластического слоя А.А. Ильюшина, установим взаимосвязь между функцией к(.ч), задающей форму ЭГКД, и у(х),

описывающей УК (рис. 4): * = уу'+х,

где А/о = Л//

Учитывая то, что схема течения металла по полотну заготовки — радиальная, а следовательно, и УК представляет собой дугу окружности, значит, линию, ограничивающую ЭГКД, необходимо задавать в виде гиперболы. Численные значения граничных контактных давлений можно рассчитать по формулам, полученным ранее И.В. Костаревым: а) Для центральных ребер жесткости

<9 *о X Рис 4 Взаимосвязь ЭГКД и УК

1г I 2Ь

—агац

с} Ь

2с,

2Л

агщ--агс1£ -

2с,

- аШ% —

при Я < Л,

Р,

при Н> К,

2 + — + / 2 Ь

.. Ь 2 Я 1 + — агс%— + 2с, с,

-!п-

2Ь + 1съЩа

где С] = ^[ь2 - АК2 , с2 = 4211Н -Н2 , с3 --- ¡1 -Н. Здесь/ — коэффициент трения, Л — толщина полотна поковки, а ■— штамповочный уклон, Я — радиус сопряжения зеркала гравюры с полостью штампа, И — высота затекшего в полость штампа металла, а, — предел текучести металла на растяжение-сжатие, б). Для контурных ребер жесткости

Р'= + где *о=т

с4 =

2 Ь

2 Ь

. Ь-11 / + 1(я

л/б^Л1

Ь + 11

ь-я

Здесь Лз — толщина слоя металла в области заусенечной канавки, в). Для ребер жесткости на предварительном переходе

Рг = (ко + к„) ст„ Здесь к0= 2 + ]

- с6 + с1агсщ

И]]

где с'б = агсип

^кг-СК-Н)2 _ 2(Л + А) _ +

-» С7 =

Щн+Щ'

кн = /«[б - 2>2+ Нк /] + {[- ^ + ^ агЦс10 • г^

"СП>

г.+Л-Я* А + 2Л

где с9 = агсзт~———Ч

ордината точки перехода зеркала

гравюры в полость штампа, Нк — высота ребра жесткости детали, Сц — определяется в зависимости от величины металла, затекшего в полость штампа.

Тогда, как было указано ранее, можно построить ЭГКД, аппроксимируя ее дугой гиперболы. Следовательно, получаем параметры этой кривой, которые определяют вид условного контура. Таким образом, имеем замкнутый алгоритм для решения задачи формообразования поковки Укрупненная блок-схема этого алгоритма показана на рис. 5, где не изображены промежуточные операции, описанные выше, такие, как определение параметров ЭГКД, расчет параметров УК, вычисление длины ЛТ, которые характеризуют приращение высоты ребра жесткости.

Г Начало }

1 Ввод информации о геометрии получаемой поковки и толщине исходной заготовки Иц

> *

2 Определение величины шага деформирования ЛИ

> г

3 Вычисление граничного давления рг

> *

4 Определение положения линии раздела течения металла

>

5 Вычисление высоты Н затекшего в полость штампа металла (или высоты ребра жесткости)

^ Конец ^

Рис 5 Блок-схема алгоритма расчета формообразования оребренной поковки

В четвертой главе рассматриваются вопросы, связанные с решением задачи расчета энергосиловых параметров, определяемых на основании распределения контактных давлений по плоскости заготовки

К сожалению, для решения ряда технологических задач, таких, например, как построение пространственной эпюры контактных давлений (ПЭКД) или определе-

ние ее объема, определение центра давления, не достаточно решить задачу формообразования.

Исследуем форму ПЭКД, которая для принятой радиальной схемы течения металла состоит из кусочно-линейчатых поверхностей. Многогранные поверхности характерны для контура поковки, состоящего из прямолинейных участков, и применимы лишь на начальной стадии деформирования, когда схема течения по полотну заготовки нормальная. На последующих стадиях деформирования поковки схема носит радиальный характер, поэтому УК состоит из дуг окружностей (указаны цифрой «3» на рис. 6). А учитывая, что ПЭКД является поверхностью одинакового ската, в основании которой лежит дуга окружности, можно утверждать, что она представляет собой коническую поверхность (образующие которой отмечены цифрой «2» на рис. 6). Тогда, очевидно, что линия «1», которая определяет форму ЭГКД, является гиперболой, поскольку получена как линия пересечения вертикальной плоскостью конической поверхности.

Для построения ПЭКД необходимо определить, что представляет собой линия пересечения поверхностей, из которых она состоит. Очевидно, что линия пересечения конуса и многогранника является параболой. Представляет интерес задача по определению вида линии пересечения двух конусов высотой радиусом осно-

вания Я и расположенных на расстоянии L друг от друга. Как видно из формулы:

эта линия представляет собой кривую второго порядка: гиперболу либо эллипс, в зависимости от взаимного расположения конусов. Проецируя на плоскость контакта построенную кривую и сопоставляя с ранее приведенным решением на плоскости, получаем подтверждение наших выкладок.

Нередко требуется наглядно представить поверхность ПЭКД. Это можно осуществить, как показано в диссертации, применяя методы начертательной геометрии, для некоторых практических задач по осадке пластины в форме: квадрата с круглым центральным вырезом; круга с круглым нецентральным вырезом; прямоугольника с двумя круглыми вырезами. При этом горизонтальная проекция представляет собой ЛРТМ, а фронтальная и профильная — ребра ПЭКД.

Для вычисления объема ПЭКД, а значит, и усилий пресса, можно использовать различные подходы. Один из них базируется на аналогии между поверхностью одинакового ската ПЭКД и предельной песчаной насыпью. На основании этого разработан способ, заключающийся в подсчете объема песка, насыпанного на пластину, подобную по форме виду поковки в плане, и затем расчета ПЭКД по соответствующим соотношениям. Для квадратной пластины решение очевидно.

Однако в случае реализации, предусматривающей применение компьютера, необходима формализация задачи. Такое решение достаточно легко получить для

Рис 7 К расчету объема пространственной эпюры контактных давлений

пластины в форме четырехугольника (рис. 7) интегрированием по соответствующей его стороне. Объем всей эпюры состоит из четырех частей: У—У^^^+Уз+Уа, каждый

из которых вычисляется по формулам, аналогичным приведенным для объема первого многогранника:

V^'-Щу,-y2)(Vu +Vl4)+(x2-x1)(Vl2+Vl5)+(xly2 - x}y,)(VI3 + Vl6)l ч

где h — длина отрезка прямой 1. Здесь V\ 1= ^ (х2-х]) + ■ ^ (хj - х1,). к\=(утуд''(хг-х\); ¿1 =-(х\УтХ1уО/(х2-Х\); к,=(у 6Гу^/(х 5Х-Ху); b^-fay (л-х 6\y<J/(x 6rx-J;

х JBi ~ Вз)(С3 ~ С4)-(В3 - В4)(С2 - С,) Л (Л2 - А3)(В3-В4)-(А3 - А,)(Вг - В3) •

У ~(С2 -С3)(А3-А4)-(С3 -С4)(А2 -А3) (Л2 - А})(В,-В4)-(А3~ А4)(В3 -Взу

гдеЛ1,В),Л2,В2,А}, В}, Ац, — коэффициенты уравнений прямых 1, 2, 3,4.

Аналогично вычисляются Ku, Ки, V^, V\$,

Очевидно, что для произвольного многоугольника задача нисколько не усложняется, лишь необходимо рассмотреть большее количество участков ПЭКД.

Для этих же целей можно использовать твердотельную компьютерную графику (Solid Works, AutoCad, Компас).

Пятая глава посвящена решению ряда технологических задач. В технологии объемной штамповки поковки рассматриваемого типа формируются неравномерно, что отрицательно сказывается на макроструктуре и свойствах получаемых деталей. При этом неравномерность может характеризовать, как различия в скоростях формообразования отдельных участков какого-либо ребра жесткости (РЖ), так и поковки в целом. В зависимости от поставленных технологических задач используем соответствующий критерий неравномерности.

Для количественной оценки вида неравномерности формирования поковки можно ввести коэффициент неравномерности. Так, неравномерность формирования отдельного РЖ характеризуется тем, что его угловые зоны в своем формировании отстают от центральных. Следовательно, неизбежна нежелательная стадия дожатая, когда вся схема течения металла перестраивается и формируются угловые зоны. Не-

равномерность течения по полотну поковки, которая определяется расположением ЛРТМ, характеризуется разной скоростью заполнения РЖ, принадлежащих отдельной ячейке. При этом те РЖ, которые сформируются быстрее, могут быть подвержены «подрезу» в связи с тем, что процесс штамповки продолжается до полного формообразования всех РЖ. Так как поковка может содержать несколько ячеек, имеющих разную конечную высоту РЖ, то следует говорить о неравномерности ее формирования, которая определяется разной скоростью формирования отдельных ребер жесткости. В этом случае коэффициент неравномерности течения по полотну поковки может сыграть роль регулирующего фактора, так как можно задать такую неравномерность течения по полотну, которая приведет к одновременному заполнению всех полостей штампа под РЖ. И наконец, можно ввести и некий общий коэффициент неравномерности, который будет определять, как неравномерность формирования каждого из РЖ, так и неравномерность формообразования поковки в целом. Его можно представить в виде суммы упомянутых коэффициентов с разными весовыми множителями, величина которых определяется значимостью каждого из них для бездефектного производства поковки.

Производство качественных поковок связано с учетом большого числа факторов: количества переходов, толщины исходной заготовки, конструкции штампового инструмента, вида технологии производства и т.п. Вместе с тем существенным является правильный выбор технологических приемов, обеспечивающих равномерное формирование поковки. Ведь именно одновременное формирование отдельных участков штампуемой поковки оказывает решающее влияние на характер распределения волокон металла в чистовой детали. Для устранения дефектов применяется ряд приемов, хорошо известных в практике производства, таких, как «ложное ребро», «ложное полотно», бобышка, рассекатель, технологический вырез и др. Использование «ложного ребра», «ложного полотна» в достаточной мере устраняет неравномерность в формировании поковки, уменьшая, либо увеличивая приток металла в соответствующие зоны. Однако использование этих приемов ведет к дополнительному расходу металла при механической обработке. Гораздо более эффективным является применение технологического выреза, который не требует дополнительной

механической обработки поковки, а следовательно, не связан с дополнительным расходом металла, и вместе с тем устраняет неравномерность формообразования, выполняя роль некоторого «магазина», принимающего излишки металла. Немаловажно следующее преимущество этого технологического приема — он позволяет уменьшить величину усилия деформирования в значительно большей степени, чем бобышка и рассекатель Рассмотрим применение технологического выреза, анализируя лишь начальную стадию деформирования, когда линии тока ортогональны контуру поковки Наиболее нагляден пример применения технологического выреза (обычно его делают круглым) в четырехугольной пластине, т.к. четырехугольник является одним из простейших многоугольников и на нем удобнее всего изучать особенности формирования поковки, которая состоит, как правило, из ячеек, имеющих форму многоугольника. Для оценки неравномерности формирования поковки достаточно исследовать положение линии раздела течения металла, являющейся геометрическим местом точек, равноудаленных от внешнего контура. В связи с этим задача сводится к тому, чтобы определить влияние положения центра и радиуса окружности, выполняющей роль технологического выреза. С этой целью разработана программа ЕР, которая позволяет моделировать на компьютере картину течения металла в зависимости от величины радиуса технологического выреза и положения его центра(рис 8)

а б

Рис 8 Расположение ЛРТМ при деформировании четырехугольной пластины с вырезом а) при изменяющемся радиусе круглого выреза, б) при изменяющемся положении центра выреза

В общем случае необходимо рассматривать кинематическую задачу, когда в ходе процесса деформирования изменяются все геометрические параметры: толщина поковки, высота РЖ, радиус технологического выреза (ТВ), который постоянно уменьшается, поскольку металл заполняет ТВ. Тогда надо на каждом шаге деформирования заготовки подсчитывать площадь смещаемого в ТВ металла (рис. 9), зависящей от положения угловых точек Р\, Р2, Р4 на ЛРТМ, координаты которых можно вычислить, используя вышеизложенные методы.

Эта площадь представляет собой сумму площадей сегментов и

площади трапеции за вычетом площади круга. Так как форма ЛРТМ известна (парабола, гипербола, эллипс), то интегрируя по соответствующей кривой, можно найти площадь любого сегмента, из которых состоит рассматриваемый участок полотна поковки. Так, для подсчета площади сегмента справедливо соотношение:

(и - + V2 агсэт^-—^ -^

где е — эксцентриситет (для эллипса (К е <1, для гиперболы е > 1), и, V — параметры , характеризующие координаты угловых точек сегмента.

В процессах объемной штамповки большую долю составляют поковки, имеющие РЖ различной толщины. В то время, как формообразованию поковок с РЖ одинаковой толщины уделено значительное внимание, вопрос заполнения полостей штампа под РЖ разной толщины еще недостаточно изучен. Учитывая, что ячейки контура реальных поковок в плане представляют собой, как правило, многоугольник, рассматриваем указанную задачу на примере деформирования квадратной пластины. При этом нетрудно получить соотношения для подсчета величины затекающего в полости штампа под РЖ металла. Анализ расчетов различных вариантов показывает, что чем толще РЖ, тем ближе схема течения металла по

полотну заготовки к случаю РЖ одинаковой толщины; для очень тонких РЖ, когда, например, толщина РЖ в десять раз меньше высоты полотна заготовки, влияние разницы в толщине различных ребер на схему течения металла по полотну заготовки весьма существенно. Для тонкого полотна (аЪ = 10), чтобы затекания в ребра не происходило, должно выполняться неравенство Ь\<0,1И, т.е. необходимо, чтобы ребра более, чем в десять раз были тоньше толщины полотна поковки. Такое в практике штампового производства встречается крайне редко. Для оценки возможности затекания металла в полость получено условие затекания:

второго РЖ соответственно. Следовательно, при заданных размерах поковки добиться затекания в первое РЖ можно, лишь уменьшив толщину заготовки. Этот вопрос представляется весьма существенным, т.к. большая разница в скорости формирования отдельных РЖ часто нежелательна, как было рассмотрено ранее.

При осадке длинномерных поковок с вафельным оребрением введение радиальной схемы течения металла по всей длине контура ячейки не всегда оправдано, т.к. вдоль прямолинейного участка корректнее считать схему нормальной. Если следовать нормальной схеме течения металла не только в начальный момент, но и на промежуточных стадиях деформирования, тогда в центральной зоне прямоугольного контура граница будет смещаться параллельно самой себе, а в угловой зоне (зоне, где линии тока имеют разную длину) граница примет положение наклонной линии. Однако в этом случае появляется физически неоправданная линия раздела течения металла, которая приводит к резкому перестроению всей схемы течения металла Поскольку на практике подобного не наблюдается, схема течения должна меняться плавно, а контур поковки не должен содержать изгибов Это достигается совмещением нормальной схемы течения металла в центральной зоне поковки с радиальной в угловой При этом в точке перехода не должна терпеть разрыва ни сама функция, задающая контур поковки, ни ее первая и вторая производные.

стороны квадрата, Ь\, Ъ-х — толщина первого и

Этим требованиям отвечает функция, представляющая собой полином третьей степени, коэффициенты которого определяются формой поковки, а также решением на прямолинейном участке.

В шестой главе рассмотрены вопросы оптимизации параметров, определяющих положение технологических вырезов на полотне заготовки. Возможность моделирования на компьютере процесса деформирования позволяет выбирать геометрические параметры, которые обеспечивают наименьшую неравномерность формирования поковки.

Следовательно, задавая различные значения геометрических параметров ТВ (рис. 10), можно выбрать наиболее благоприятную картину течения металла по полотну заготовки. Перебор вариантов — трудоемкая процедура, рассчитанная в основном на опыт конструктора (технолога)

! ! Л _;*■>! [х,_X

Рис 10 Схема для выбора оптимальных параметров

В связи с этим интерес представляет задача оптимизации выбора значений геометрических параметров, характеризующих ТВ, при котором отдельные части

поковки будут формироваться наименее неравномерно, с учетом естественных ограничений, накладываемых на форму чистовой детали. Оказывается, что при использовании одного отверстия (ТВ) в заготовке, как это, обычно, делается в промышленном производстве, задача оптимизации не имеет смысла, т.к. в этом случае оптимальное решение заранее известно. Таковым является расположение круглого отверстия максимально допустимого радиуса в центре ячейки контура поковки. Задача оптимизации приобретает смысл, когда предусмотрено не менее двух технологических отверстий. Учитывая трудности решения задач оптимизации, ограничимся рассмотрением поковки с двумя технологическими отверстиями (рис. 10).

Тогда задача оптимизации параметров ТВ формулируется так: варьируя радиусы и координаты (Хс^ Ус,\ (хсг> Ус^ центров ТВ, найти такое их значение, при котором схема течения металла по полотну заготовки будет наименее неравномерной, т.е. критерием оптимизации является сведение к минимуму разности длин линий тока на разных участках заготовки. Для этого целевую функцию необходимо задавать в виде разности среднеквадратичных отклонений точек на заданной ЛРТМ от их положения на варьируемой:

К г

= ¿[Э(*1,3'1)-ф(*/.->'/>*)] . где хТ ={хсх,Усх,хС2,уСг,ЯиК2).

1=1

Если в качестве задаваемой принять функцию, содержащую четыре фиксированных параметра (а именно, таковыми могут быть расстояния от контура детали до точек излома ЛРТМ), тогда целевая функция выглядит так:

ед = и-, +}(, - $С1-хаУ+^-у^У

+ "{¿з + ><2 ~

+ +й2-тЦхс1 -Х„У +(ус2 -Уо1)Р] .

При этом она может содержать и некоторые весовые коэффициенты к2, н3, характеризующие значимость каждого из слагаемых, входящих в формулу. К

сожалению, хорошей сходимости итерационных процессов в оптимизационных методах не всегда удается достигнуть, поэтому приходится фиксировать достаточное количество точек на ЛРТМ. Как видно на рис. 10, их может быть и шесть, если добавить точки Е, /излома ЛРТМ на участке между технологическими вырезами.

В седьмой главе представлены результаты разработки программного комплекса, созданного для решения ряда технологических задач. Структурная схема, изображенная на рис. 11, содержит процедуры, характеризующие возможности комплекса.

Рис. 11. Структурная схема программного комплекса

Программный комплекс, реализованный в среде визуального программирования DELPHI, имеет достаточно удобный интерфейс, позволяющий в интерактивном режиме на экране монитора выбирать необходимые функции для решения конкретных задач и получать результаты в графическом и символьном виде (рис. 12). Так, кнопка «Ввод» обеспечивает ввод данных о геометрии поковки; нажатием кнопки «Контур» выводится на экран контур поковки; кнопка «Эквидистанта» дополняет изображение контура линиями раздела течения металла, а «Линии тока» — линиями тока; «Неравномерность» высвечивает на экране значение коэффициента неравномерности; «Оптимизировать» дает изображение решения задачи оптимизации, для задания данных которой служат окошки, размещенные справа на экране.

Рис. 12. Экранная копия панели инструментов программного комплекса

В случае, когда ячейка контура представляет собой многоугольник с круглыми вырезами, картина течения металла выглядит, как показано на рис. 13 и 14. При этом ЛРТМ обозначены жирными пунктирными линиями, а ЛТ — тонкими, проведенными ортогонально контуру поковки.

Рис 13 Схема течения металла для четырехугольника с вырезом большого радиуса

Восьмая глава содержит результаты экспериментов, проведенных для подтверждения разработанной методики, а также рекомендации для устранения возможных дефектов

Для подтверждения выбранной методики и алгоритма были проведены промышленные эксперименты по' пошаговому деформированию плоских заготовок из сплава АК-6 на гидравлическом прессе усилием деформирования 150 МН. Использовались заготовки трапецеидальной формы, полностью перекрывающие гравюру штампа, с габаритными размерами 25x500x500 мм. Штамп был нагрет до температуры 420°С, температура заготовок составляла 380 - 400°С перед началом штамповки. Смазкой служило масло "Вапор-Т" с добавлением графита до 75% Различная величина недоштамповки достигалась использованием набора стальных прокладок, выставляемых на базовой поверхности одноплоско-стного штампа. Величина несмыкания плоского бойка и штампа на каждой стадии осадки выбиралась таким образом, чтобы расчетные и экспериментальные значения толщины полотна поковки в межреберной зоне совпадали. Полость штампа под бобышку имела радиус 120 мм Заготовки осаживались до толщин полотна 24 мм, 23 мм, 22 мм, 21 мм. Для получения достоверных результатов эксперимента на каждой стадии осадки было подготовлено по 3 заготовки, а сопоставление с расчетными данными производили по средним для всех заготовок значениям высот ребер жесткости

Полного оформления поковки добиться не удалось из-за нехватки усилий гидравлического пресса (рис. 15) На последней из исследуемых стадий осадки бобышка уже полностью оформилась в то время, как угловые зоны ребер жесткости не достигли проектируемой высоты. Сопоставление расчетных и экспериментальных значений высот ребер жесткости показало, что максимальное расхождение в подсчете высот ребер жесткости зафиксировано в их угловых зонах и составляет 16%, в центральных зонах расхождение приблизительно равно 12 % Учитывая, что такая погрешность допустима в инженерных расчетах, результаты сопоставления расчетных и экспериментальных данных можно счи-

тать удовлетворительными. Причем, программа позволяет, перебирая значения геометрических параметров гравюры штампа, получать разные картины течения металла и профили ребер жесткости и выбирать из них те, которые гарантируют наименее неравномерное по площади штампованной поковки заполнение металлом полостей штампа под ребра жесткости, что обеспечивает бездефектное получение изделия.

Рис. 15. Поковка с контурным оребрением, несформированная в угловых зонах

Аналогичные эксперименты были проведены по пошаговому формообразованию симметричной поковки, имеющей две оси симметрии. Благодаря этому обстоятельству появилась возможность рассмотрения поковки на отдельных стадиях деформирования в виде разрезных вдоль длинного и короткого РЖ образцов (рис. 16). На гидравлическом прессе усилием деформирования 100 МН выполнена постадийная штамповка плоских заготовок из сплава АК-6, имеющих габаритные размеры 18x200x290 мм. Условия штамповки были те же, что и в предыдущем случае. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных дало расхождение в 12-15%, приемлемое для инженерных расчетов. .

а 6

Рис 16 Микрошлиф сечения симметричной поковки

а) вдоль длинного ребра жесткости, б) вдоль короткого ребра жесткости

Таким образом, результаты экспериментов подтверждают возможность применения разработанных методики и программного комплекса расчета формообразования оребренной штампованной поковки для проектирования штампов и совершенствования технологии получения изделий в процессах горячей объемной штамповки

С целью апробации программного комплекса он был применен для моделирования различных вариантов технологии получения уже рассмотренной серийной поковки (рис. 17) Поковку не удалось оформить за один переход по предложенной на заводе-изготовителе технологии Анализ расчетов расчета позволил дать рекомендации по проектированию штампа и технологии получения рассматриваемой серийной штампованной поковки Так как введение бобышки большого радиуса не устраняет неравномерности формирования отдельных ребер жесткости, что может привести к дефектам, то предлагается штамповку осуществлять в два перехода в одном окончательном штампе, вырезая в центре поковки после первого перехода отверстие радиусом 30 мм.

Величина радиуса технологического выреза выбирается таким образом, чтобы отверстие заполнилось лишь на последней стадии формирования поковки Технологический вырез не только делает затекание металла в полость штампа под ребро жесткости менее неравномерным, но и снижает усилия, потребные для формирования штампованной поковки Штамповка в промышленных условиях с учетом данных рекомендаций подтвердила их правильность для получения качественного изделия хватило усилий гидравлического пресса мощностью до 100 МН. При этом макроструктура штампованной поковки была значи-

Рис 17 Поковка с контурным оребрением в окончательном виде

ЮС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I

.НАЦИОНАЛЬНАЯ|

ммяогем |

тельно улучшена Как видно из сопоставления фотографий, завязка волокон поковки, полученной с применением выреза, более равномерная (рис. 18).

Программа позволяет моделировать картину течения металла для произвольного контура поковки. Для этого необходимо лишь менять входные данные, задающие геометрию поковки в плане. При этом весь контур может быть, как односвязным, так и многосвязным. Все его участки аппроксимируем дугами окружностей, либо отрезками прямой

Рис 18 Микрошлиф поковки с контурным оребрением а) без технологического выреза, б) с использованием ТВ

На основе анализа расчета формообразования рассматриваемой выше ореб-ренной штампованной поковки даны конкретные рекомендации по проектированию штампа и технологии ее получения. Для предотвращения образования дефектов типа «прострел» поковку предлагается штамповать в два перехода в предварительном и окончательном штампе (рис. 19) Бобышка предусмотрена лишь в окончательной поковке, иначе полость под бобышку заполнится уже в предварительном штампе и в окончательном штампе она утратит роль компенсатора.

Рис. 19. Симметричная поковка, полученная в два перехода: а) в предварительном штампе; б) в окончательном штампе

Штамповка серийной поковки подтвердила, что полученная в два перехода штампованная поковка не имеет механических дефектов.

Таким образом, рекомендации по штамповке тонкостенных оребренных поковок, сделанные на основании результатов расчетов, произведенных с использованием разработанного программного комплекса, имеют практическую ценность и реальное применение в промышленных условиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Сопоставление теоретических и экспериментальных данных показывает, что для описания течения металла по плоскости контакта при штамповке поковок с тонким полотном и развитой поверхностью наиболее физически оправданной является радиальная схема течения, на основании чего разработан полный алгоритм расчета формообразования штампуемой поковки с тонким полотном В этом случае форма ребра жесткости может быть описана гладкой кривой, близкой к кривой второго порядка

2 Установлено, что линия раздела течения металла при штамповке сложно-профильных поковок является кривой второго порядка, а именно на участке прямая-окружность — параболой, на участке окружность-окружность — гиперболой или эллипсом в зависимости от расположения окружностей по отношению друг к другу

3 В общем случае пространственная эпюра контактных давлений может быть описана поверхностью одинакового ската В соответствии с принятой радиальной схемой течения металла поверхность пространственной эпюры контактных давлений представляет собой сочетание многогранников и круговых конусов Получены аналитические соотношения для расчета положения ребер этой эпюры Разработаны методы расчета суммарных усилий пресса, необходимых для деформирования поковки с развитым полотном

4 На основе анализа нескольких типов неравномерности течения металла сделан вывод о том, что определяющим является общая неравномерность формирования поковки в целом, остальные рассмотренные типы неравномерности могут служить управляющим фактором, регулирующим распределение потоков металла по плоскости контакта

5 Показано, что изучение картины течения металла по полотну поковки в случае наличия ребер жесткости различной толщины позволяет определить неравномерность формообразования поковки в этом случае, а также условия, при которых затекания в более узкую полость штампа под ребро жесткости не происходит Полу-

чены критерии, обеспечивающие равномерное формирование разнотолщинных ребер жесткости.

6. В процессах деформирования поковок с развитым полотном из ряда технологических приемов наиболее целесообразно применение технологического выреза, позволяющего решить одновременно несколько проблем: экономии металла заготовки и штампа, устранения неравномерности заполнения металлом полостей штампа, а также снижения потребных усилий пресса. Получены соотношения для расчета заполнения технологического выреза в процессе штамповки. Предложено решение задачи оптимизации параметров технологических вырезов. Анализ результатов расчетов на компьютере показал, что эффективность применения технологических вырезов возрастает с увеличением их числа с учетом возможности сочетания и пересечения вырезов различной конфигурации.

7. Разработан программный комплекс, реализующий следующие процедуры:

— удобный ввод входной информации о геометрии поковки и быстрая ее корректировка в случае необходимости;

— вывод на экран дисплея контура поковки на виде в плане;

— экспресстанализ распределения потоков металла по полотну штампуемой поковки и на его основе выявление зон неблагоприятного течения металла;

— построение картины течения металла;

— решение кинематической задачи формообразования ребер жесткости поковки на стадиях деформирования и ее графическое отображение;

—: оптимизация параметров технологических вырезов;

— расчет объема пространственной эгаоры контактных давлений;

— определение положения центра давления;

— расчет заполнения технологического выреза;

— определение неравномерности течения металла;

— формирование банка решенных задач.

8. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по формообразованию поковок с ребрами жесткости из алюминиевых сплавов дает расхождение 10-

15%, допустимое в инженерных расчетах, что свидетельствует о применимости принципов, алгоритмов и методик, изложенных в работе, к определению параметров процесса штамповки таких поковок

Разработанные методика расчета и программный комплекс прошли проверку и опробование на ряде машиностроительных предприятий авиационной промышленности.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Монографии

1. Костарев И.В., Соломонов К.И., Харитонов А.О. Формообразование тонкостенных ребристых поковок из алюминиевых сплавов. — М.: Изд-во Моск. госуд. горного ун-та, 1999. — 96 с.

2. Костарев И.В., Соломонов К.Н., Харитонов А.О. Совершенствование технологического инструмента для штамповки ребристых деталей из алюминиевых сплавов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2000. —172 с.

Учебникиучебныепособия

3. Сочомонов КН., Бусыгина Е.Б., Чиченева О.Н. Начертательная геометрия (гл. 9. Применение методов начертательной геометрии к решению задач ОМД): учебник для вузов. — М.: Изд-во МИСиС, 2003. — 160 с.

4. Костарев И В., Соломонов К.Н., Харитонов А.О. Инженерная графика: применение графических методов при решении задач ОМД: уч. пос. — М.: МИСиС, 2001. — 28 с.

5. Костарев И.В., Сочомонов КН., Харитонов А.О. Инженерная графика: автоматизация расчетов при решении задач ОМД: уч. пос. — М.: МИСиС, 2001. — 20 с.

Статьи

6. Костарев ИВ., Соломонов К.Н., Харитонов А О. Анализ формообразования симметричной оребренной штампованной поковки // Материалы семинара «Эффек-

тивная технология и техническое перевооружение кузнечного и листоштампо-вочного производства». — М.: Знание, 1989. — С. 40-44.

7. Костарев И.В., Соломонов К.Н. Исследование влияния размеров бобышки на формообразование штампованной поковки с контурным оребрением // Материалы семинара «Эффективная технология и техническое перевооружение кузнечного и листоштамповочного производства». — М.: Знание, 1989. — С. 49-54.

8. Костарев КВ., Соломонов КМ. Определение величины сопротивления истечению металла в полость под ребро жесткости предварительного штампа // Известия вузов. Машиностроение, 1989, № 9, с. 108-112.

9. Костарев И.В., Соломонов КН. Расчет формообразования ребер жесткости в угловых зонах // Известия вузов. Машиностроение, 1989, № 11, с. 123-125.

10. Костарев И.В., Соломонов К.Н. Обоснование введения радиальной схемы течения металла в процессах штамповки тонкостенных ребристых деталей из алюминиевых сплавов // Изв. вузов. Машиностроение, 2000, № 3, с. 62-65.

11. Соломонов КН., Костарев И.В., Костарев В.И., Лнстров Е.А. Построение линии раздела течения металла в частных случаях задания контура детали // Изв. вузов. Цветная металлургия, 2000, № 3, с. 67-68.

12. Соломонов КН., Костарев КВ., Костарев В.И., Листров Е.А. Определение сопротивления затеканию металла в широкие полости штампа // Изв. вузов. Цветная металлургия, 2000, № 4, с. 26-28.

13. Соломонов КН., Костарев КВ. Совершенствование технологии получения ореб-ренных деталей из алюминиевых сплавов // Технология легких сплавов, 2000, № 3, с. 36-38.

14. Соломонов КН., Костарев КВ. Исследование взаимосвязи между гравюрой штампа и видом эпюры контактного давления // Технология легких сплавов, 2000, №4, с. 18-19.

15. Костарев КВ., Соломонов КН., Крутое А.В. Аналитическое решение задачи определения положения линии раздела течения металла // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия «Машиностроение», 2000, № 4, с. 25-31.

16. Соломонов КН., Костарев И.В., Костарев В.И. Стыковка нормальной и радиальной схем течения металла // Изв. вузов. Черная металлургия, 2000, № 11, с. 65.

17. Соломонов К.Н., Костарев И.В., Костарев В.И. Определение формы эпюры контактных давлений // Изв. вузов. Черная металлургия, 2000, № 11, с. 67.

18. Соломонов КН., Костарев И.В., Костарев В.И. Автоматизация расчета формообразования деталей с ребрами жесткости из алюминиевых сплавов // Изв. вузов. Черная металлургия, 2001, № 1, с. 65-66.

19. Соломонов КН., Костарев И.В. Зависимость формообразования ребра жесткости от характера изменения граничных контактных давлений // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия «Машиностроение», 2001, № 1, с. 88-92 .

20. Соломонов КН., Костарев И.В. Анализ течения металла в угловых зонах штампуемых деталей // Технология легких сплавов, 2001, № 2, с. 32-36.

21. Соломонов КН., Костарев И.В. Определение параметров для расчета формообразования оребренных деталей // Технология легких сплавов, 2001, № 3, с. 31-35.

22. Соломонов КН., Крутое А.В. К вопросу о геометрическом моделировании получения тонкостенных оребренных деталей // Труды Международной научной конференции «Оболочки - 2001». — М.: РУДН, 2001. — С. 378-382.

23. Костарев И.В., Соломонов КН., Крутое А.В. Линия раздела течения металла при пластическом формоизменении заготовки // Вестник МГТУ им. Н.Э.Баумана. Серия «Машиностроение», 2001, № 4, с. 116-118.

24. Соломонов КН., Костарев И.В. Компьютерное моделирование формообразования штампованных поковок // Цветные металлы, 2002, № 1, с. 128-132.

25. Соломонов КН., Костарев И.В. Методика расчета при штамповке оребренных деталей // Технология легких сплавов, 2002, №2, с, 28-35;

26. Соломонов КН., Костарев И.В. Формообразование ребер жесткости различной толщины // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений / Межвуз. сб. науч. тр. — М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2002, вып. П. — С . 109-111.

.21гКостарев И.В., Соломонов К.Н. Технологический вырез для устранения неравномерности формоизменения штампованных поковок // Технология металлов, 2002, №11, с. 6-8.

28. Соломонов КН., Костарев ИВ., Никитина О.А. Объемная многопереходная штамповка деталей для авиационной промышленности // Авиационная промышленность, 2003, № 1, с. 21-23.

29. Соломонов К.Н. Вид поверхности контактных давлений в процессах штамповки тонкостенных деталей // Состояние, проблемы и перспективы развития металлургии и ОМД / Сб. науч. тр. МГВМИ и Союза кузнецов. — М.: МГВМИ, 2003, вып. 3 — С. 99-100.

30. Соломонов К.Н. Определение параметров поверхности контактных давлений в процессах объемной штамповки // Вопросы исследования прочности деталей машин / Межвуз. сб. науч. тр. — М: МГАПИ, 2003, вып. 8. — С. 52-55.

31. Соломонов КН., Никитина О.А Новые разработки в технологии объемной штамповки // Изв. вузов. Черная металлургия, 2003, № 3, с. 22-25.

32. Соломонов К.Н. Анализ формы эпюры контактных давлений в задачах о деформировании пластины // Прикладная механика и технологии машиностроения / Сб. науч. тр. — Н. Новгород: НфИМАШ РАН, 2003, вып. 1(5). — С. 127-133.

33. Соломонов К.Н. Автоматизированное проектирование инструмента и технологии в процессах объемной штамповки // Кузнечно-штамповочное производство, 2003, № 8, с. 42-48.

34. Соломонов КН. Решение задачи оптимизации параметров процесса объемной штамповки // Металлы, 2003, № 4, с. 68-74.

35. Соломонов К.Н. Методика расчета параметров объемной штамповки тонкостенных деталей // Труды четвертой Российской научно-технической конференции «Авиакосмические технологии-2003». — Воронеж: ВГТУ, 2003. — С. 103-107.

36. Соломонов КН., Крутое А.В. Моделирование пластического течения металла // Изв. вузов. Цветная металлургия, 2003, № 6, с. 3844.

37. Соломонов КН. Возможности программного комплекса для решения задач объемной штамповки // Наука-производству, 2003, № 12, с. 20-22.

38. Соломонов КН. Особенности кинематики технологического выреза в процессах объемной штамповки поковок с ребрами жесткости // Авиационная промышленность, 2004, № 1, с. 38-40.

Патенты

39. Патент на изобретение №2183146. Способ изготовления металлических деталей с тонким полотном, имеющих конструктивные отверстия / Соломонов К.Н, Кос-тарев КВ. II Изобретения, 2002, № 16.

40. Патент на изобретение №2183147. Способ определения усилий пресса, необходимых для изготовления металлических деталей с тонким полотном, в процессе объемной штамповки / Соломонов К.Н, Костарев ИЗ. II Изобретения, 2002, №16.

41. Патент на изобретение № 2223838. Способ штамповки панелей с односторонними ребрами жесткости Шаритонов А.О., Никитина О А., Соломонов К.Н. II Изобретения, 2004, № 5.

42 Патент на изобретение № 2223839. Штамп для получения изделий типа панелей с ребрами жесткости / Харитонов А.О., Никитина О.А., Соломонов КН. II Изобретения, 2004, № 5.

Формат 60 х 90 '/|б Бумага офсетная Тираж 100 экз.

Усл. п.л. 2,62 Печать офсетная Заказ № 227

Отпечатано с готовых оригинал-макетов

В типографии ВВШ МВД РФ,

394065, г. Воронеж, проспект Патриотов, 53.

Тел.:(0732)47-64-69

í

p172 2 7

РНБ Русский фонд

2005-4 15555

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ОПТИМИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТОВ ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ.

1.1. Моделирование пластического течения металла и формообразования поковок в процессах штамповки и прессования.

1.1.1. Математические модели и их реализация.

1.1.2. Моделирование пластического течения на компьютере.22 ,ф 1.1.3. Геометрическое моделирование.

1.1.4. Физическое моделирование.

1.2. Автоматизация расчетов и проектирования инструмента и процесса штамповки поковок из легких сплавов.

1.3. Решение задач оптимизации параметров процессов ОМД.

1.4. Новые разработки в области технологии производства штампованных поковок.

1.5. Классификация штампованных поковок с ребрами жесткости из алюминиевых сплавов.

1.5.1. Параметры поковок.

1.5.2. Анализ данных по ряду серийных поковок.

1.5.3. Коэффициент сложности поковок.

ВЫВОДЫ.

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА

ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ.

2.1. Основные гипотезы и соотношения теории течения тонкого пластического слоя.

2.2. Обоснование выбора нелинейной схемы течения металла по контактной поверхности.

2.3. Зависимость формы ребра жесткости от характера изменения граничного контактного давления.

2.4. Исследование формы ребра жесткости.

2.5. Сопоставление принятой математической модели с методикой И.Я. Тарновского.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Глава 3. АНАЛИЗ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПО КОНТАКТНОЙ 9 ПОВЕРХНОСТИ.

3.1. Постановка задачи определения положения линии раздела течения металла на контактной поверхности.

3.2. Тестирование решения для замкнутых кривых, задающих контур поковки.

3.3. Решение задачи построения линии раздела течения металла в общем виде.

3.4. Частные случаи задания контура поковки.

3.4.1. Две окружности, расположенные на некотором расстоянии друг от друга.

3.4.2. Окружность и отрезок прямой.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Глава 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ

КОНТАКТНЫХ ДАВЛЕНИЙ.

4.1. Исследование формы поверхности контактных давлений.

4.2. Зависимость изменения контактного давления вдоль контура поковки от параметров поверхности контактных давлений.

4.3. Определение формы гребня поверхности контактных давлений.

4.3.1. Аналитическое определение вида линии пересечения участков поверхности контактных давлений.

4.3.2. Построение линии пересечения участков поверхности контактных давлений графическими методами.

4.4. Расчет объема эпюры контактных давлений.

4.4.1. Моделирование эпюры контактных давлений поверхностью одинакового ската.

4.4.2. Физическое моделирование пространственной эпюры контактных давлений предельной насыпью.

4.4.3. Аналитическое решение задачи.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Глава 5. РЕШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ОБЪЕМНОЙ

ШТАМПОВКИ.

5.1. Определение коэффициента неравномерности формирования поковки по различным критериям.

5.1.1. Неравномерность формирования ребра жесткости в продольном сечении.

5.1.2. Неравномерность течения металла по полотну поковки.

5.1.3. Обобщенный коэффициент неравномерности.

5.1.4. Коэффициент неравномерности формирования поковки.

5.1.5. Общий коэффициент неравномерности.

5.2. Применение технологического выреза для устранения неравномерности формирования штампованных поковок.

5.3. Расчет заполнения технологического выреза.

• 5.4. Формообразование поковки с ребрами жесткости различной толщины.

5.4.1. Схема распределения потоков металла по полотну поковки.

5.4.2. Исследование скорости заполнения полостей штампа. 179 5.5. Особенности распределения потоков металла на прямолинейном участке контура поковки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Глава 6. ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ШТАМПОВКЕ

ПОКОВОК.

6.1. Основные понятия теории оптимизации.

6.1.1. Определения.

6.1.2. Классическая теория минимизации.

6.1.3. Основной итерационный алгоритм.

6.2. Метод поиска вдоль линии.

6.2.1. Определение минимального шага.

6.2.2. Определение направления поиска.

6.3. Анализ методов минимизации.

6.3.1. Метод наискорейшего спуска.

6.3.2. Метод Ньютона.

6.3.3. Методы с переменной метрикой.

6.3.4. Релаксационные методы.

6.3.5. Метод Монте-Карло.

6.4. О качестве численного решения.

6.5. Выбор оптимальных параметров технологических вырезов.

6.5.1. Постановка и решение задачи.

6.5.2. Основные расчетные соотношения.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Глава 7. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНОЙ

ШТАМПОВКИ.

7.1. Алгоритм расчета формообразования штампованных поковок.

7.2. Экспресс-анализ модульной задачи.

7.3. Адаптация разработанной программы ЕР в программном комплексе.

7.4. Построение картины течения металла для произвольного контура поковки.

7.5. Адаптация разработанной программы RG в программном комплексе.

7.6. Описание функциональных возможностей программного комплекса PARSHTAMP.

7.7. Построение линии раздела течения металла для ряда серийных поковок.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Глава 8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ.

8.1. Особенности формообразования поковки с технологическим вырезом.

8.2. Формообразование симметричной поковки в условиях многопереходной штамповки.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ.

Сегодня по-прежнему остаются актуальными задачи получения деталей экономичных профилей, обеспечивающих наиболее рациональное использование материалов и энергоресурсов.

Они находят широкое применение во многих областях промышленности, таких, как самолето- и ракетостроение, кораблестроение, автомобилестроение, строительство и т.д. Штампованные детали имеют наилучшие физико-механические свойства по сравнению с теми же деталями, полученными в других процессах обработки материалов. Эти преимущества, как показано в работе [1], проявляются в большей статической и динамической прочности, лучшем использовании материала, более высоком качестве завязки волокон без подрезания их, в лучшем использовании материала. При серийном производстве детали, полученные обработкой давлением, дешевле чем сварные, клепанные или обработанные на металлорежущих станках. Среди них большой класс составляют детали с развитым полотном и ребрами жесткости.

Для их производства в России созданы и освоены мощные вертикальные штамповочные гидравлические прессы, имеющие большие технологические возможности [2]. Гидравлические прессы применяют прежде всего для горячей штамповки крупногабаритных поковок из высокопрочных сплавов [3,4], широко используемых в авиационной промышленности (силовые и стыковые элементы конструкций, тонкостенные панели с развитым оребрением и т.п.). При этом низкие скорости деформирования, характерные для этих прессов, не оказывают негативного влияния (как при горячей штамповке стальных поковок), так как инструмент подогревается до температуры деформирования и длительность процесса деформирования не ограничена.

Невысокая производительность, обусловленная низкими скоростями деформирования, не играет особой роли, т.к. крупные поковки в подавляющем большинстве случаев производятся малыми сериями и решающим для экономичности их изготовления является максимально возможное приближение формы и размеров поковки к форме и размерам готовой детали при высоких характеристиках усталостной прочности.

Низкие скорости деформирования позволяют исключить возможность местного перегрева материала поковки даже при самых высоких степенях деформации, а также снизить напряжения течения металла и, следовательно, силы деформирования, что особенно важно при силе деформирования, близкой к номинальному усилию пресса. Регулирование скорости в широких пределах (обычно от 2 до 60 мм/с, а у машин относительно небольшого усилия — до 100 мм/с) позволяет оптимизировать процесс деформирования путем изменения скорости течения материала в гравюре и в облое [5].

Гидравлические прессы — единственный вид горячештамповочного оборудования, который дает возможность осуществлять выдержку под нагрузкой штампуемой поковки на завершающей стадии процесса деформирования, что в условиях, близких к изотермическим, обеспечивает существенное повышение точности поковок из алюминиевых сплавов [6].

Гидравлические прессы, как и другие виды оборудования для штамповки поковок из алюминиевых сплавов, являются в известном смысле универсальными машинами, применяемыми также для горячей штамповки стали, титановых и жаропрочных сплавов. Крупнейшие гидравлические штамповочные прессы усилием 750 и 650 МН, созданные на НовоКраматорском машиностроительном заводе, представляют собой уникальное оборудование (у пресса усилием 650 МН высота над уровнем пола — 24 м, общая высота — 36 м, масса комплектной прессовой установки — 16,5 тыс. т [7]). Производительность таких машин составляет 10-15 поковок в час. В диапазоне усилий от 750 МН и примерно до 80 МН гидравлические прессы пока являются единственным видом оборудования, используемым для горячей штамповки алюминиевых сплавов.

В настоящее время в связи с резким спадом заказов оборонной промышленности существенно изменилась структура потребления алюминия в России [8]. Если раньше в СССР из алюминиевых сплавов штамповкой получали большую номенклатуру штампованных деталей, то сегодня подавляющий объем производимого у нас в стране алюминия идет на экспорт. Это печальный факт, тем более, что в развитых странах мира все большее количество деталей производят из алюминиевых сплавов. При этом значительная часть изделий используется в транспортной промышленности. Так, в Японии и США объем алюминия, используемого в транспортном машиностроении, занимает первое место по отношению к потребляемому в других отраслях. На наш взгляд, особо следует выделить рост потребления алюминия в производстве скоростных видов наземного транспорта, что свидетельствует о техническом прогрессе отрасли. Характерным примером является использование алюминиевых сплавов в конструкции кузова вагона для широко распространенных в Японии скоростных поездов.

Это лишний раз доказывает, что проблемы изготовления деталей из алюминиевых сплавов остаются актуальными задачами, поскольку несмотря на спад их производства у нас в стране, тем не менее они по-прежнему используются в наиболее ответственных узлах машин, а учитывая рост спроса на такие детали за рубежом, экономически гораздо выгоднее развивать их производство с целью торговли, чем продавать сырье.

Постановка и решение задач определения параметров процессов пластического деформирования, к которым относятся практически все процессы обработки давлением алюминиевых сплавов, связано с необходимостью решения статической, кинематической и динамической задач объемного формообразования с изменяющимися граничными условиями, которые усложняются еще и тем, что приходится учитывать свойства материалов в рассматриваемых процессах [9].

Процессы пластического деформирования достаточно подробно изучены в трудах отечественных и зарубежных ученых: С.И. Губкина [10], Г.Я. Гуна [11], А.А. Ильюшина [12], Д.Д. Ивлева [13], А.Г. Овчинникова [14], Я.М. Охрименко [15], П.И. Полухина [16], Е.И. Семенова [17], В.В. Соколовского [18], М.В. Сторожева, Е.А. Попова [19], И.Я. Тарновского [20], А.Д. Томленова [21], Е.П. Унксова [22], Л.А. Шофмана [23], У. Джонсона [24], Э. Зибеля [25], В. Прагера [26], Л. Прандтля [27], Э. Томсена [28], Р. Хилла [29] и др.

Вместе с тем в работах [30-40], решен ряд проблем, связанных с изучением и расчетом процесса получения деталей экономичных профилей. Однако детально исследованы лишь вопросы формообразования, и в гораздо меньшей степени задачи расчета кинематических и динамических характеристик процесса. Причем автоматизация как расчета параметров, так и моделирования формоизменения, практически отсутствует.

В то же время возросшие возможности компьютерной техники позволяют получать решение быстро и эффективно, интерпретируя его в достаточно удобной для восприятия и анализа форме, что в значительной степени облегчает и улучшает работу конструктора и технолога, позволяя им в отдельных случаях выбирать оптимальное решение поставленной задачи.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

Совершенствование методов проектирования технологии объемной штамповки и инструмента с использованием графо-аналитического компьютерного моделирования для повышения эффективности производства сложнопрофильных тонкостенных поковок с ребрами жесткости.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1. Анализ существующих методов математического, геометрического, физического и компьютерной) моделирования процессов пластического деформирования металлов для обоснования общей методологии решения поставленной задачи.

2. Изучение течения металла по полотну заготовки и выбор физически непротиворечивой, соответствующей теоретическим и экспериментальным данным, схемы формоизменения. Исследование типов линий раздела течения металла для контуров различных конфигураций и вывод аналитических зависимостей с целью создания полного алгоритма расчета формообразования штампуемых поковок.

3. Исследование видов пространственной эпюры контактных давлений и возможностей ее физического и геометрического моделирования поверхностями одинакового ската.

4. Анализ методов оптимизации параметров процесса штамповки и выбор рациональных геометрических параметров и технологических приемов, обеспечивающих устранение неравномерности течения металла по полотну заготовки. Обоснование критериев, оценивающих неравномерность течения металла, и выявление возможностей их использования для управления процессом получения бездефектных изделий.

5. Оценка влияния разнотолщинности ребер жесткости на схему течения металла по полотну заготовки и скорость заполнения металлом гравюры штампа с ребрами жесткости.

6. Разработка системной структуры и отдельных алгоритмов программного комплекса для расчета параметров процесса объемной штамповки оребренных поковок из алюминиевых сплавов.

7. Опробование разработанных методов, алгоритмов и программного комплекса на примере расчета параметров штамповки промышленных серийных поковок и выработка конкретных рекомендаций по получению бездефектных изделий.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

1. Принципы и алгоритмы расчета кинематических и энергосиловых параметров штамповки поковок с ребрами жесткости, базирующиеся на аналитических зависимостях.

2. Способы расчета величины контактных давлений, необходимых для деформирования поковки, с помощью физического моделирования поверхностью одинакового ската, а также способы расчета заполнения технологического выреза в процессе штамповки поковок с развитым полотном и ребрами жесткости.

3. Приемы моделирования эпюры контактных давлений коническими и гранными поверхностями и методика определения формы гребня этой эпюры, а также графического компьютерного моделирования течения металла по полотну заготовки.

4. Методика расчета формоизменения поковки в процессе штамповки на основе определения вида линии раздела течения металла в условиях радиальной схемы течения металла по полотну поковки.

5. Методика определения оптимальных параметров технологических вырезов (размеров и положения на полотне поковки), позволяющих уменьшить неравномерность заполнения металлом полостей штампа под ребра жесткости и снизить усилия пресса, необходимые для полного формообразования поковки.

6. Критерии оценки неравномерности течения металла по полотну заготовки и соотношения для расчета коэффициента неравномерности формирования поковки, а также система взглядов, характеризующая указанную неравномерность как положительный фактор в получении поковок с разнотолщинными и разновысокими ребрами жесткости.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Определен и научно обоснован выбор системы приемов решения задач объемной штамповки, сочетающий математическое, компьютерное, геометрическое и физическое моделирование как способ решения технологических задач обработки металлов давлением при получении сложнопро-фильных тонкостенных поковок с оребрением.

2. На основе анализа экспериментальных и теоретических данных доказано, что радиальная схема течения металла по плоскости контакта является наиболее физически непротиворечивой и удобной для расчета и моделирования на компьютере процесса объемной штамповки тонкостенных поковок с ребрами жесткости.

3. Разработана методика построения линии раздела течения металла как эквидистанты по отношению к действительному или условному контуру штампуемой поковки, позволяющая установить геометрию линии раздела течения металла и выразить ее в виде аналитических или численных зависимостей.

4. Разработаны методы визуального представления пространственной эпюры контактных давлений, позволяющие построить ее ребра и линии раздела течения металла как проекции этих ребер на плоскость контакта, полученные в результате применения графо-аналитических приемов.

5. Разработан комплексный подход к рассмотрению взаимосвязанного решения задач расчета формообразования поковок с ребрами жесткости и тонким полотном и определения энергосиловых параметров процесса объемной штамповки.

6. Разработаны способы определения усилий пресса, необходимых для деформирования штампуемой поковки, базирующиеся на физическом моделировании и полученных аналитических зависимостях.

7. Научно обоснован подход к оценке неравномерности течения металла по полотну заготовки как фактору, способствующему равномерному формообразованию поковки в целом, а также применению технологических приемов, призванных регулировать направление потоков металла на плоскости контакта, на основе анализа критериев, характеризующих различные типы неравномерности: течения металла по плоскости контакта; формирования угловых и центральных участков ребер жесткости; формоизменения ребер жесткости в пределах одной ячейки; формообразования поковки в целом.

8. Выявлены преимущества технологического выреза по сравнению с другими технологическими приемами; разработана методика расчета заполнения технологического выреза и приемы регулирования неравномерности течения металла по плоскости контакта с помощью нескольких технологических вырезов, расположенных с учетом геометрии чистовой детали. Исследованы условия затекания металла в полости штампа под ребра жесткости различной толщины и влияние скорости их формирования на неравномерность формообразования поковки.

9. На основе анализа различных методов оптимизации получена методика вьюЪра'оптимальных параметров технологических конструктивных элементов в процессах объемной штамповки. В частности, решена задача определения радиуса и положения центров технологических вырезов при деформировании пластины в форме многоугольника в плане.

10. Разработаны алгоритмы программного комплекса, предназначенного для определения параметров объемной штамповки оребренных поковок на основе моделирования на компьютере течения металла по полотну заготовки, формирования ребер жесткости, формы пространственной эпюры контактных давлений, а также расчета коэффициентов неравномерности и определения координат центра давления.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Пошаговое деформирование плоских заготовок для получения штампованных поковок на различных стадиях формирования показывает хорошее совпадение расчетных и экспериментальных данных в пределах, допустимых в инженерных расчетах.

2. Анализ схемы течения металла, проведенный на основе разработанной методики, позволяет сделать вывод, что поковку без механических дефектов с контурным оребрением, рассмотренную в данной работе, можно получить с использованием технологического выреза, который уменьшает неравномерность течения металла по полотну заготовки, а также снижает потребные усилия пресса.

3. Как показано на примере деформирования симметричной поковки с центральными ребрами жесткости, полного оформления всех ее частей можно добиться благодаря использованию бобышки, для чего в штампе необходимо предусмотреть компенсатор в форме круглого углубления.

4. Анализ технологических параметров процесса штамповки вышеуказанных серийных поковок позволяет сделать вывод, что обе поковки эффективнее получать в два перехода, причем: а) поковку с контурным оребрением — в одном окончательном штампе, высверливая после первого перехода отверстие (технологический вырез); б) симметричную поковку — в двух штампах (предварительном и окончательном), предусмотрев полость под бобышку лишь в окончательном штампе.

ОСНОВНЫЕ ИТОГИ и выводы

1. Сопоставление теоретических и экспериментальных данных показывает, что для описания течения металла по плоскости контакта при штамповке поковок с тонким полотном и развитой поверхностью наиболее физически оправданной является радиальная схема течения, на основании чего разработан полный алгоритм расчета формообразования штампуемой поковки с тонким полотном. В этом случае форма ребра жесткости может быть описана гладкой кривой, близкой к кривой второго порядка.

2. Установлено, что линия раздела течения металла при штамповке сложнопрофильных поковок является кривой второго порядка, а именно: на участке прямая-окружность — параболой, на участке окружность-окружность — гиперболой или эллипсом в зависимости от расположения окружностей по отношению друг к другу.

3. В общем случае пространственная эпюра контактных давлений может быть описана поверхностью одинакового ската. В соответствии с принятой радиальной схемой течения металла поверхность пространственной эпюры контактных давлений представляет собой сочетание многогранников и круговых конусов. Получены аналитические соотношения для расчета положения ребер этой эпюры. Разработаны методы расчета суммарных усилий пресса, необходимых для деформирования поковки с развитым полотном.

4. На основе анализа нескольких типов неравномерности течения металла сделан вывод о том, что определяющим является общая неравномерность формирования поковки в целом, остальные рассмотренные типы неравномерности могут служить управляющим фактором, регулирующим распределение потоков металла по плоскости контакта.

5. Показано, что изучение картины течения металла по полотну поковки в случае наличия ребер жесткости различной толщины позволяет определить неравномерность формообразования поковки в этом случае, а также условия, при которых затекания в более узкую полость штампа под ребро жесткости не происходит. Получены критерии, обеспечивающие равномерное формирование разнотолщинных ребер жесткости.

6. В процессах деформирования поковок с развитым полотном из ряда технологических приемов наиболее целесообразно применение технологического выреза, позволяющего решить одновременно несколько проблем: экономии металла заготовки и штампа, устранения неравномерности заполнения металлом полостей штампа, а также снижения потребных усилий пресса. Получены соотношения для расчета заполнения технологического выреза в процессе штамповки. Предложено решение задачи оптимизации параметров технологических вырезов. Анализ результатов расчетов на компьютере показал, что эффективность применения технологических вырезов возрастает с увеличением их числа с учетом возможности сочетания и пересечения вырезов различной конфигурации.

7. Разработан программный комплекс, реализующий следующие процедуры: удобный ввод входной информации о геометрии поковки и быстрая ее корректировка в случае необходимости; вывод на экран дисплея контура поковки на виде в плане; экспресс-анализ распределения потоков металла по полотну штампуемой поковки и на его основе выявление зон неблагоприятного течения металла; построение картины течения металла; решение кинематической задачи формообразования ребер жесткости поковки на стадиях деформирования и ее графическое отображение; оптимизация параметров технологических вырезов; расчет объема пространственной эпюры контактных давлений; определение положения центра давления; расчет заполнения технологического выреза; определение неравномерности течения металла; формирование банка решенных задач.

8. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по формообразованию поковок с ребрами жесткости из алюминиевых сплавов дает расхождение 10-15%, допустимое в инженерных расчетах, что свидетельствует о применимости принципов, алгоритмов и методик, изложенных в работе, к определению параметров процесса штамповки таких поковок.

1. Хертель Г. Тонкостенные конструкции. — М.: Машиностроение, 1965. —527 с.

2. Белов А.Ф., Квасов Ф.И. Кузнечно-штамповочное производство алюминиевых, титановых и других сплавов за 50 лет // Кузнечно-штамповочное производство. — 1983. — № 8. — С. 2-5.

3. Kursetz Е. Fertigung von Aluminium — Feinschmiedeteilen // Maschi-nenmarkt. — 1968. — № 93. — S. 1776-1778.

4. Kursetz E. Gropschmiedepressen fur Aluminiumteile // Maschinen-markt. — 1969. — № 85. — S. 1471-1473.

5. Охрименко Я.М., Гусев Ю.В., Матвеенков А.П., Фролов В.И. Штамповка сложнокольцевых деталей с использованием эффекта сверхпластичности // Кузнечно-штамповочное производство. — 1981. — № 3. — С. 2-4.

6. Копыский Б.Д. Влияние выдержки под давлением на точность поковок из легких сплавов при изотермическом деформировании // Кузнечно-штамповочное производство. — 1976. — № 10. — С. 9-10.

7. Будман М.И., Кагановский Ф.И. Особенности конструкции и изготовление гидравлического пресса усилием 65 ООО тс // Кузнечно-штампо-вочное производство. — 1978. — № 10. — С. 4-9.

8. Давыдов В.Г., Бер Л.Б. Международная конференция «Алюминиевые сплавы. Их физические и механические свойства» // Технология легких сплавов. — 1999. — № 4. — С. 50-57.

9. Кийко И.А. Теория пластического течения в тонком слое металла //Научн. тр. МГУ. — 1971. — № 5. — 65 с.

10. Губкин С.И. Теория обработки металлов давлением. — М.: Ме-таллургиздат, 1947. — 532 с.

11. Гун Г.Я. Теоретические основы обработки металлов давлением.

12. М.: Металлургия, 1980. — 456 с.

13. Ильюшин А.А. Теория пластичности. — М.: ГИТТЛ, 1948. —376 с.

14. Ивлев Д.Д. Теория идеальной пластичности. — М.: Наука, 1966.232 с.

15. Овчинников А.Г. Основы теории штамповки выдавливанием на прессах. — М.: Машиностроение, 1983. — 200 с.

16. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства. — М.: Машиностроение, 1976. — 560 с.

17. Полухин П.И., Гун Г.Я., Галкин А.П. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов: справочник. — М.: Металлургия, 1976. —488 с.

18. Семенов Е.И. Ковка и объемная штамповка. — М.: Высшая школа, 1972. —352 с.

19. Соколовский В.В. Теория пластичности. — М.: Гостехиздат, 1951. —396 с.

20. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. — М.: Машиностроение, 1971. — 424 с.

21. Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Тарновский В.И. Вариационные методы в теории обработки металлов давлением // Прочность и пластичность. — М., 1971. — С. 175-178.

22. Томленов А.Д. Теория пластического деформирования металлов.

23. М.: Металлургия, 1972. — 408 с.

24. Унксов Е.П. Инженерная теория пластичности. Методы расчета усилий деформирования. — М.: Машгиз, 1959. — 328 с.

25. Шофман Л.А. Основы расчета процессов штамповки и прессования.— М.: Машгиз, 1961. — 348 с.

26. Джонсон У., Меллор П. Теория пластичности для инженеров: Пер. с англ. — М.: Машиностроение, 1979. — 567 с.

27. Зибель Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. — М.: Металлургиздат, 1934. — 197 с.

28. Прагер В., Ходж Р. Теория идеально-пластических тел. — М.: Гостехиздат, 1956. — 398 с.

29. Прандтль JI. Примеры применения теоремы Генки к равновесию пластических тел // Теория пластичности. — М., 1948. — С. 102-113.

30. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластической деформации при обработке металлов. — М.: Машиностроение, 1969. — 503 с.

31. Хилл Р. Математическая теория пластичности. — М.: ГИТЛ, 1956. —407 с.

32. Баев Б.А., Костарев И.В. Использование положений теории течения тонкого пластического слоя для проектирования технологических процессов // Технология легких сплавов. — 1979. — № 7.— С. 47-50.

33. Костарев И.В. Определение усилий осаживания тонких поковок // Пластическая деформация металлов и сплавов. — М., 1969. — С. 232-234.

34. Костарев И.В., Макаров А.Н. Построение линий раздела течения в случае свободного затекания металла в пазы штампа // Сб. тр. Магнитогорского горно-металлургического ин-та. — 1974. — Вып. 125. — С. 126132.

35. Костарев И.В., Казьмин А.В. Исследование процесса формообразования деталей с одно- и двухсторонними ребрами жесткости // Изв. вузов. Машиностроение. — 1980. — № 1. — С. 106-109.

36. Костарев И.В., Казьмин А.В. Расчет формообразования ребристой детали из тонкого полотна // Изв. вузов. Машиностроение. — 1981. — № 4. — С. 132-135.

37. Костарев И.В., Казьмин А.В. Исследование процесса штамповки деталей с ребрами жесткости // Изв. вузов. Машиностроение.— 1981. — №5. —С. 114-116.

38. Костарев И.В., Харитонов А.О. Многопереходная штамповка деталей с тонким полотном и высокими ребрами жесткости // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1983. — № 3. — С. 77-80.

39. Костарев И.В., Соломонов К.Н. Связь между формой условного контура и изменением граничных давлений // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1983. — № 5. — С. 58-60.

40. Костарев И.В., Соломонов К.Н. Частный случай построения линии раздела течения металла // Изв. вузов. Черная металлургия.— 1983. — № 7. — С. 73-75.

41. Попов С.М., Костарев И.В. Границы применимости некоторых формул для подсчета удельного давления прессования // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1967. — № 10. — С. 96-99.

42. Попов С.М., Костарев И.В. Применение вспомогательных графиков для подсчета усилий осаживания полосы // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1968. — № 3. — С. 71-74.

43. Гун Г.Я. Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением. — М.: Металлургия, 1983. — 352 с.

44. Кучеряев Б.В. Механика сплошных сред (теоретические основы обработки давлением композитных металлов): учебник для вузов. — М.: МИСиС, 2000. —320 с.

45. Грешнов В.М., Боткин А.В., Напалков А.В. Применение теории пластичности изотропного материала с анизотропным упрочнением при математическом моделировании операций формообразования // Изв. вузов. Черная металлургия. — 2000. — № 1. — С. 27-30.

46. Жарков В.А. Математическое моделирование вытяжки коробчатых деталей // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 4. — С. 30-35.

47. Жарков В.А. Математическое моделирование вытяжки сложных деталей // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 7. -— С. 30-35.

48. Одинг С.С., Клименков А.Н. Моделирование процесса формообразования труб // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 3.1. С. 6-7.

49. Чумадин А.С. Математическое моделирование процессов листовой штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 6.1. С. 34-36.

50. Кутышкин А.В. Математическое моделирование формоизменения заготовок при открытой горячей штамповке // Кузнечно-штамповочное производство. — 1995. — № 6. — С. 12-15.

51. Кутышкин А.В. Оценка надежности формоизменения при штамповке осесимметричных поковок в открытых штампах // Изв. вузов. Машиностроение. — 1994. — № 4-6. — С. 131-136.

52. Гречищев В.Н. Определение рамеров заготовки при осадке с затеканием в полости // Машиностроитель. — 1999. —№ 2-3. — С. 26-31.

53. Бочаров Ю.А., Власов А.В. Моделирование процессов осесиммет-ричной объемной штамповки // Вестник машиностроения. — 1996. — № 4.1. С. 35-37.

54. Кудюров JI.B. Математическое моделирование и исследование развитых пластических течений при обработке металлов давлением. — Самара: Изд-во Гос. техн. ун-та, 1998. — 179 с.

55. Вайсбурд Р.А., Партии А.С. Исследование условий образования утяжины при закрытой прошивке и определение ее формы // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 2. — С. 17-19.

56. Практика применения математического моделирования при решении технологических задач обработки металлов давлением / В.И. Галкин, А.В. Соколов, А.Р. Палтиевич и др. // Технология легких сплавов. — 2000. —№ 1. —С. 28-33.

57. Калинин Г. Г. Совершенствование технологии объемной штамповки на основе анализа формоизменения. Дисс. канд. техн. наук: 05.03.05. — Ростов-на-Д., 1998.

58. Каплунов Б. Г. Развитие теории и технологии процессов горячей объемной штамповки на основе моделирования напряженно-деформированного состояния. Дисс. докт. техн. наук: 05.16.05. — Челябинск, 1998.

59. Мазо А. Б. Математическое моделирование процессов горячей обработки давлением. Дисс. докт. физ.-мат. наук: 05.13.16. — Казань, 1996.

60. Макарова JI. Т. Математическое моделирование и проектирование оптимальных технологических режимов газостатической формовки и осесимметричной изотермической штамповки в условиях сверхпластичности. Дисс. канд. техн. наук: 05.16.05. — М., 1987.

61. Чумаченко С. Е. Разработка процессов формообразования и проектирование инструмента для объемной штамповки и прессования изделий с заданными характеристиками на основе математического моделирования. Дисс. канд. техн. наук: 05.16.05. — М., 1998.

62. Yang D.Y. Kim J.H. An Analysis of Three-Dimensional Upset Forging of Regular Polygonal Blocks by Using the Upper-Bound Method // J. of Eng. for Indust. — 1987. — № 2. — P. 155.

63. Yang D.Y., Han C.H. A New Formulation of Generalized Velocity Field for Axisymmetric Forward Extrusion Through Arbitrarily Curved Dies // J. of Eng. for Indust. — 1987. — № 2. — P. 161.

64. Компьютерное моделирование процессов листовой штамповки на основе деформационной теории пластичности / Е. Куллиг, И. Бруммунд,

65. Г. Ландграф и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. — №3. —С. 13-16.

66. Беккер П.В., Евдокимов А.К. Компьютерное моделирование при исследовании процессов многоканального выдавливания // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 12. — С. 25-27.

67. Полищук Е.Г., Жиров Д.С., Вайсбурд Р.А. // Система расчета пластического деформирования РАПИД // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. — № 8. — С. 16-18.

68. Голонков В.А., Радченко С.Ю., Тюков В.М. ППП для моделирования процессов обработки металлов давлением // Новые материалы и технологии. — М., 1994. — С. 123.

69. Автоматизированная система ФОРМ-2Д для расчета формоизме-^ нения в процессе штамповки на основе МКЭ / Г.Я. Гун, Н.В. Биба,

70. О.В. Садыков и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 1992. — № 9-ю. — С. 4-7.

71. Gese Н., Biba N. Simulation und Analyse von Gesenkschmiedeprozes-sen mit der FE-Programm FORM-2D // Umformtechnik. — 1995. — 29, № 3. — S. 176-177.

72. Вайо П., Сарычев Н.Г., Чинак П. Анализ процесса выбора переходов штамповки поковок с помощью компьютерного моделирования // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. —№5. — С. 29-31.

73. Анализ напряженно-деформированного состояния заготовки в процессах осесимметричной штамповки осадкой с кручением / О.М. Смирнов, А.Н. Ершов, С.Е. Чумаченко и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 6. — С. 9-12.

74. Manabu G., Gang S. Z.,. Masaki К // Trans. Jap. Soc. Mech. Eng. C. — 1996. — 62, № 602. — P. 4099-4106.

75. Chen J., Peng J., Wei J., Ruan X. // J. Shanghai Jiaotong Univ. —1996. — 30, № 9. — P. 127-132.

76. Joun M.S., Moon H.K., Shivpuri R. Automatic simulation of a sequence of hot-former forging processes by a rigid-thermoviscoplastic finite element method // J. Eng. Mater, and Technol. — 1998. — 120, № 4. — P. 291-296.

77. Mynors D.J., Tildesley J.C.A., Bonnavand F. Forging simulation: ForgeRond: A fast numerical simulation package // Metallurgia. — 1999. — 66, № 2. — P. 4.

78. Hans Raj K., Chenot J.L., Fourment L. Finite element modelling of hot metal forming // J. Eng. and Mater. Sci. — 1996. — 3, № 6. — P. 234-238.

79. Janjic M., Vukccevic M., Domazetovic V. // J. Technol. Plast. —1997. — 22, № 1-2. — C. 40-48.

80. Кононов B.B., Егорова Л.И. Новые возможности в области моделирования процессов штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 7. — С. 35-38.

81. Макаров А.Н. Исследование процесса формообразования ребристых деталей. Дисс. канд. техн. наук: 05.16.05. — М., 1975.

82. Костарев И.В. Разработка методов проектирования технологических процессов и штампов для изготовления качественных ребристых штампованных поковок из алюминиевых сплавов с тонким полотном. Дисс. докт. техн. наук: 05.03.05. — М., 1986.

83. Петров А.И. Разработка научных основ и практика проектирования технологии производства прецизионных профилей на волочильных и прокатных станах. Дисс. докт. техн. наук: 05.03.05. — М., 1984.

84. Петров А.И., Корольков В.И. Моделирование геометрического преобразования контура заготовки в процессе обработки // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 11. — С. 40-42.

85. Волошинов Д. В. Проектирование процессов горячей объемной штамповки с использованием геометрического моделирования. Дисс. канд. техн. наук: 05.03.05. — СПб, 1991.

86. Матиенко JI. В. Геометрическое моделирование процесса формообразования технологических оболочек при их поверхностном пластическом деформировании. Дисс. канд. техн. наук: 05.01.01. — М., 1993.

87. Као A.S., Kuhn Н.А. Physical Modeling of Ductile Fracture During Metalforming Process // J. of Eng. Mat. and Tech. — 1990. — № 3. — P. 302.

88. Тетерин Г.П., Полухин П.И. Основы оптимизации и автоматизации проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки. — М.: Машиностроение, 1979. — 284 с.

89. Алиев Ч.А., Тетерин Г.П. Система автоматизированного проектирования технологии горячей объемной штамповки. — М.: Машиностроение, 1987. — 224 с.

90. Тарновский И.Я., Вайсбурд Р.А., Еремеев Г.А. Автоматизация проектирования технологии горячей штамповки. — М.: Машиностроение, 1969. — 240 с.

91. Mathien Н., Miickelbauer М. Rechnereinsatz bei der Schmiede-teilentwicklung // Konstruktion. — 1999. — 51, № 10. — S. 36-40.

92. Жураховский В.Г. DUKT в горячей объемной штамповке // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. — № 5. — С. 33-34.

93. Friedlich Н. Schmiedeteilkonstruktion mit CAD/CAM // VDI-Z: In-tegr. Prod. — 1995. — 137, № 11-12. — S. 18-20.

94. Eversheim W., Grapier R. CAD/CAM-Technologie in der Schmiedeindustrie // VDI-Z: Integr. Prod. — 1996. — 138, № 3. — S. 28-30.

95. Metal Forming Process Simulation in Industry // Benchmarks Summary and Comparison of Results. — Stuttgart, 1994.

96. Feretti M. Bildschirmarbeit: CAD und Simulationsverfahren erleichter

97. Konstruktion von Schmiedeteilen I I Maschinenmarkt. — 1994. — 100, № 49. — S. 42-44.

98. Domblesky J. P. Computer Simulation and Die Stress Analysis // Fastener Technology International. — 1998. — Dec. — P. 40-42.

99. Биба H.B., Лишний А.И., Стебунов C.A. Эффективность применения моделирования для разработки технологии штамповки // Кузнечно-штамповочное производство. — 2001. — № 5. — С. 39-44.

100. Anderson R., Richardson A. Framework to raise value-adding capabilities of members // Forging Technology. — 2002. — Nov. — P. 4-6.

101. Моделирование и расчет течения металла при штамповке на КГШП с использованием вычислительного комплекса SPLEN-S / Е.Н. Чумаченко, Л.Э. Рогалевич, М.Б. Свешников и др. // Кузнечно-штампо-вочное производство. — 2000. — № 4. — С. 37-42.

102. Полищук Е.Г., Жиров Д.С., Вайсбурд Р.А. Система расчета пластического деформирования «РАПИД» // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. — № 8. — С. 16-18.

103. Hagedorw M.-D., Rybak Н. Know-how bleibt die Grundlage des Er-folgs // Werkstatt und Betr. — 1994. — 127, № 10. — S. 124-126.

104. Kolbe M., Behr K.-A. CAD-Konstruktion von Schmiedewerkzeugen aus Daten der Fertigteilgeometrie // Umformtechnik. — 1994. — 28, № 4. — S. 193-199.

105. Siegert K., Dehghan-Manshadi J., Kolev D. Rechnergestiitzte Verkzeugauslegung // Umformpraxis. — 1994. — Apr. — S. 42-45.

106. Nisopolus Y., Mendezes H. Anspruchsvolle Entwicklungshilfe: Finite Elemente Analyse unterstutzt die Entwicklung // Fertigung. — 1994. — 22, №10. —S. 22,24-25.

107. Toschiharu T. // Techn. Rev. — 1999. — 47, № 141. — P. 35-38.

108. Iwata K., Sugimura M. An Integrated CAD/CAPP System with

109. Know-hows" on Machining Accuracies of Parts // J. of Eng. for Ind. — 1987.2.— P. 128.

110. Jakiela M.J., Papalambros P.Y. Design and Implementation of a Prototype "Intelligent" CAD System // J. of Mech., Trans, and Aut. in Des. — 1989. —№2. —P. 252.

111. Кононов B.B., Караулов И.Н. AutoPOL7 — новый и удобный инструмент для конструирования и развертки деталей из листового металла // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. -— № 5. — С. 33-35.

112. Добровольская М.К., Исаевич JI.A., Полойко О.О. Автоматизированное проектирование штампов в системе «КОМПАС-ШТАМП 5» // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 11. — С. 6-8.

113. Возмищев Н.Е., Вайсбурд Р.А. Автоматизированное проектирование штампов для горячей объемной штамповки // Кузнечно-штампо-вочное производство. — 1997. — № 8. — С. 30-32.

114. Воропаев А.А., Вульман С.А., Семыкина Т.Д. Компьютерное проектирование многопереходной вытяжки круглых деталей // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 3. — С. 17-20.

115. Канюков С.И., Арзамасцев С.В. Система автоматизированного проектирования технологии ковки штамповых кубиков // Кузнечно-штам-повочное производство. — 1998. — № 9. — С. 13-15.

116. Краснопольский Е.Д., Локшин Р.Г. Новое поколение АСУТП на Пикалевском объединении «Глинозем» // Цветные металлы. — 2000. — № 1. —С. 83-87.

117. Бочаров Ю.А. Числовое программное управление процессами и машинами обработки давлением // Кузнечно-штамповочное производство.2000. — № 7. — С. 39-46.

118. Автоматизация проектирования штампов холодной листовой штамповки / В.И. Пичугин, А.А. Краснов, Ю.В. Чередниченко и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 1. — С. 25-29.

119. Шумакова JI.С. Автоматизированное проектирование заготови-тельно-штамповой оснастки // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. —№6. —С. 37-40.

120. Абрамов К.Н. Информационное обеспечение САПР ТП // Машиностроитель. — 1999. — № 12. — С. 20-21.

121. Автоматизированная подготовка технологической документации для производства штампованных деталей / Г.И. Тимофеев, Ю.А. Ар-замаскин, О.И. Леушин и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. —№5. —С. 31-32.

122. Осадчий В.А. Информационно-обучающая система в области обработки металлов давлением // Изв. вузов. Черная металлургия. — 2000. — № 3. — С. 45-47.

123. Дорошко В. И. Научное обоснование и разработка методов автоматизированного проектирования технологических процессов штамповки деталей с глубокой полостью. Дисс. докт. техн. наук: 05.03.05. — Краматорск, 1988.

124. Кац Е. И. Разработка, исследование и использование модели геометрических объектов для САПР процессов горячей штамповки. Дисс. канд. техн. наук: 05.13.12. — Свердловск, 1988.

125. Махнач В. И. Моделирование и оптимизация в САПР технологических процессов кузнечно-штамповочного производства. Дисс. докт. техн. наук: 05.13.12. — Минск, 1995.

126. Резников Ю.Н., Калинин Г.Г. Оптимизация заготовительных ручьев для поковок, изготовляемых объемной штамповкой // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 10. — С. 8-10.

127. Кузьминых А.А., Газизов Х.Ш. Оптимизация геометрических параметров многослойных матриц с твердосплавной вставкой // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1999. — № 3. — С. 48-51.

128. Weinert К., Albersmann F., Meng J., Surmann Т. Konturoptimierung von Umforwerkzeugen mit CAD am Beispiel komplexer Schunedeteile // VDI-Z: Integr. Prod. — 1998. — 140, № до. — S. 30-32.

129. Чумаченко E.H., Плохих Г.П. Расчет оптимальных параметров кольцевых заготовок и формы штампов при изготовлении подшипниковых колец из дисковых отходов II Кузнечно-штамповочное производство. —1998. — № 4. — С. 20-22.

130. Белоновская И.Д., Глинская Н.Ю., Осадчий Ю.С. Автоматизация выбора оптимальной исходной заготовки // Машиностроитель. —1999. —№ 12. —С. 22.

131. Fourment L., Balan Т., Chenot J.L. Optimal design for поп-steady—state metal forming processes. II. Application of shape optimization in forging // Int. J. Numer. Meth. Eng. — 1996. — 39, № 1. — P. 51-65.

132. Зрюмов В.П., Листвин Г.П., Саблина M.B. Оптимизация технологии производства штампованных заготовок из титановых сплавов в ОАО «Уральская кузница» II Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — №5. —С. 23-25.

133. Елисеев В.В., Елисеев Д.В., Меньших Я.В. Оптимальное проектирование многопереходных процессов формообразования листовых материалов // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 3. — С. 813.

134. Ламин И.И. Оптимизационный метод предпроектного расчета параметров технологического процесса и сборочного оборудования // Машиностроитель. — 1999. — № 12. — С. 23-24.

135. Вайсбурд Р.А., Коновалов А.В. Задачи оптимального управления процессами обработки металлов давлением // Кузнечно-штамповочное производство—1998. —№8. — С. 10-15.

136. Ellsworth R., Parkinson A. The Complementary Roles of Knowledge-Based Systems and Numerical Optimization in Engineering Design Software // Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design.1989.—№2.—P. 100.

137. Тюрин B.A., Смирнов O.M. Управление качеством металла уникальных поковок. Качество и сертификация валов, откованных из слитков // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 9. — С. 38-40.

138. Смирнов О.М. Сверхпластичность материалов: от реологии к технологии // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 2. — С. 18-23.

139. Кайбышев О.А., Утяшев Ф.З. Изготовление сложнопрофильных деталей раскаткой в условиях сверхпластичности // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 4. — С. 32-36.

140. Утяшев Ф.З., Трифонов В.Г., Михайлов С.И. Раскатка дисков автомобильных колес из алюминиевых сплавов // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 4. — С. 36-40.

141. Шенаев М.О. Изготовление коробчатых деталей сложной формы // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 6. — С. 14-36.

142. Вайо П., Сычев Н.Г., Чинак П. Штамповка поковок в узком температурном интервале // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000.2. —С. 24-27.

143. Изотермическая штамповка алюминиевых корпусных деталей с внутренним шпангоутом / Т.Х. Аюпов, Е.Д. Савков, Е.С. Серов и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 11. — С. 25-27.

144. Феофанова А.Е. Прогнозирование надежности при осесиммет-ричной листовой штамповке // Кузнечно-штамповочное производство. —2000. —№4, —С. 12-13.

145. Канюков С.И., Арзамасцев С.В. Методика определения центра давления при штамповке в открытых штампах // Кузнечно-штамповочное производство. — 1995. — № 5. — С. 7-8.

146. Леванов А.Н., Вичужанин Д.И. Технологические параметры процесса закрытой штамповки поковок с вытянутой осью в самораскрывающихся штампах // Изв. вузов. Машиностроение. — 2000. — № 5-6. — С. 101-111.

147. Леванов А.Н., Вичужанин Д.И. Безуклонная закрытая штамповка поковок с вытянутой осью // Кузнечно-штамповочное производство. —2001. — №1. — С. 16-20.

148. Антонюк Ф.И. Выбор кривошипного пресса для холодной объемной штамповки в закрытых штампах // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». — 1999. — № 1. — С. 40-49.

149. Антонюк Ф.И. Анализ факторов, влияющих на точность холодной объемной штамповки в закрытом штампе // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 1. — С. 3-5.

150. Артес А.Э., Аюпов Т.Х., Бенедиктов И.А. Точная объемная штамповка деталей в мелкосерийном производстве // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. — № 11. — С. 21-23.

151. Кондо К. Повышение точности поковок, изготовляемых холодной объемной штамповкой // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. —№5. —С. 28-32.

152. Ковалев В.Г. Технологическое обеспечение точности деталей при холодной штамповке // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». — 1998. — № 1. — С. 81-87.

153. Акаро И.Л. Кинематические и энергосиловые параметры заключительной стадии горячей открытой штамповки поковок // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. —№ 7. — С. 10-12.

154. Акаро И.Л. Развитие конструкторско-технологических решений на основе визиопластических исследований и анализа течения металла в угловые полости кузнечных штампов // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 7. — С. 12-16.

155. Михаленко Ф.П., Борисов А.А., Лукьянова О.М. Экспериментальное определение величины коэффициента рельефа при формовке ребер жесткости // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. — № 5. — С. 12-13.

156. Илюкович Б.М., Ершов С.В. Экспериментальное исследование формоизменение при прокатке полос с ребрами жесткости // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1999. — № 3. — С. 44-45.

157. Резников Ю.Н., Вовченко А.В., Быкодоров А.В. Уменьшение длительности стадии допггамповки на основе моделирования формоизменения // Кузнечно-штамповочное производство. — 2001. — № 4. — С. 3336.

158. Вайсбурд Р.А., Партии А.С. Исследование условий образования утяжины и расчет ее формы при выдавливании материала в щелевую полость // Изв. вузов. Машиностроение. — 1999. —№ 1. — С. 30-34.

159. Вайсбурд Р.А., Партии А.С. Расчет пресс-утяжины при прессовании // Изв. вузов. Цветная металлургия. — 1999. — № 2. — С. 39-41.

160. Вайсбурд Р.А., Партии А.С. Условие образования утяжины при обратном выдавливании и расчет ее формы // Изв. вузов. Цветная металлургия. — 1999. — № 5. — С. 51-54.

161. Вайсбурд Р.А., Партии А.С. Исследование условий образования утяжины при закрытой прошивке и определение ее формы // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 2. — С. 17-19.

162. Арзамасцев С.В., Возмищев Н.Е. Оценка усилия с учетом влияния формы штампованной поковки // Изв. вузов. Черная металлургия. — 1999. —№8. —С. 19-22.

163. Харитонович М.В. Производство крупногабаритных панелей и профилей из высокопрочных алюминиевых и алюминиево-литиевых сплавов // Технология легких сплавов. — 1994. — № 5-6. — С. 99-107.

164. Вальков В.Я. Опыт производства крупногабаритных штамповок и поковок // Цветные металлы. — 2000. — № 7. — С. 93-96.

165. Макарова Е.А. Изготовление деталей летательных аппаратов обжимом трубчатых заготовок // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 3. — С. 27-28.

166. Соболев Я.А., Чудин А.В., Яковлев С.С. Корпусные узлы летательных аппаратов и их формообразование // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. —№ 12. — С. 14-17.

167. Изотермическая штамповка листовых анизотропных материалов / С.П. Яковлев, Я.А. Соболев, С.С. Яковлев и др. // Кузнечно-штамповочное производство. — 1999. — № 12. — С. 9-13.

168. Макаров Г.С. Интегральные прессованные конструкции из алюминиевых сплавов для самолетостроения // Цветные металлы. — 1999. — №12. —С. 77-78.

169. Гафуров P.M., Михаленко Ф.П. Ресурсосберегающие технологические процессы холодной объемной штамповки в ОАО «ГАЗ» // Кузнечно-штамповочное производство. — 1997. —№4. — С. 12-16.

170. Гафуров P.M., Михаленко Ф.П. Прогрессивные технологии холодной объемной штамповки в ОАО «ГАЗ» // Кузнечно-штамповочное производство. — 2000. — № 4. — С. 14-18.

171. Гришин В.М., Гришин Д.В. Опыт отработки технологических процессов многопереходной объемной штамповки на универсальном оборудовании // Кузнечно-штамповочное производство. — 1998. — № 7. — С. 23-25.

172. Miiller F., Heislitz F. Verkurzte Prozepketten in der Massivumfor-mung // Werkstatt und Betr. — 1997. — 130, № 10. — S. 911-915.

173. Udo M., Rudiger B. Prazisionsschmieden hat Vorteile // Werkstatt und Betr. — 1999. — 132, № 6. — S. 21-22.

174. Doege E., Polley W., Papke M. / Neue Verarbeitungstechnologien von Leichtbeuwerkstoffen // Mashinenbau. — 1994. — 23, № 10. — S. 15-16, 18-23.

175. Doege E., Janssen S. Gesenkschmieden von Aluminiumlegierungen mit Druckuberlagerung // VDI-Z: Integr. Prod. — 1999. — 144, № 7-8. — S. 38-40.

176. Adlof W. W. Hauptvorteil liegt meist in hoherer Festigkeit // Ind.-Anz. — 1998. — 120, № 34-35. — S. 36-38.

177. Semiatin S.L., Collings E.W., Wood V.E. Determination of the Interface Heat Transfer Coefficient for Non-Isothermal Bulk-Forming Processes // Journal of Engineering for Industry. — 1987. — № 1. — P. 49.

178. Burte P.R., Yong-Taek Im, Altan T. Measurement and Analysis of Heat Transfer and Friction During Hot Forming // Journal of Engineering for Industry. — 1990. — № 4. — P. 332.

179. Wilson W.R.D. Friction Models for Metal Forming in the Boundary Lubrication Regime // Journal of Engineering Materials and Technology. — 1991. —№ 1. —P. 60.

180. Marui E., Hasegawa N., Miyachi R. Effects of Lubrication Upon Plastic Metal Contact // Journal of Tribology. — 1991. — № 1. — P. 192.

181. Nakamura T. Effects of Lubricant Oil Film Thickness on Seizure Initiation in Gold Extrusion of Aluminium // Journal of Tribology. — 1989. — №3. —P. 532.

182. Nautiyal P.C., Schey J.A. Transfer of Aluminium to Steel in Sliding Contact: Effect of Lubricant // Journal of Tribology. — 1990. — № 2. — P. 282.

183. Liang S.Y., Dornfeld D.A. Characterization of Sheet Metal Forming Using Acoustic Emission // Journal of Engineering Materials and Technology. 1990. —№ 1. — P.44.

184. Swaminathan K., Date P.P., Padmanabhan K.A. Room Temperature Formability and Fracture Behavior of a High Strength Al-Zn-Mg Alloy // Journal of Engineering Materials and Technology. — 1991. — № 2. — P. 236.

185. Евстифеев В. В. Научное обоснование, обобщение и разработка прогрессивных технологий холодной объемной штамповки. Дисс. докт. техн. наук: 05.03.05. — М., 1994.

186. Зимин Ю. А. Научные основы повышения технического уровня и создание кузнечно-прессового оборудования для точной горячей штамповки крупногабаритных поковок. Дисс. докт. техн. наук: 05.03.05. — М., 1991.

187. Кисиленко И. А. Исследование процессов формообразования тонкостенных кольцевых и длинномерных профилей для авиационной техники и разработка технологических основ для их изготовления. Дисс. докт. техн. наук: 05.16.05. — М., 1999.

188. Лотарев Ю. Е. Изготовление крупногабаритных сферических днищ из алюминиевых сплавов с локализацией очага деформации на универсальной инструментальной оснастке методом штамповки. Дисс. канд. техн. наук: 05.03.05. — М., 1990.

189. Чиченев Н. А. Современные методы и средства экспериментальной механики процессов обработки металлов давлением. Дисс. докт. техн. наук: 05.16.05. — М., 1993.

190. Ильюшин А.А. Полная пластичность в процессах течения между жесткими поверхностями, аналогия с песчаной насыпью и некоторые