автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Компьютерное моделирование операций листовой штамповки

РГ6 ОД

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИ?. УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ШСТЕРЕНКО Александр Викторович

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ЛИСТОВОЙ ШТАШОВКИ

Специальность 05.03.Оо -*Процесы и машин:: обработки давлением

Автореферат диссертации на соискание учензй степени кандидата технических наук

Воронеж 1994

Работа выполнена на кафедре "Прикладная меха,', а" Воронежского Государственного технического университета

Научный руководитель •

доктор технических наук, профессор Г. Д. Дель

инициальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А. И. Петров; кандидат технических наук, доцент А. к. Саугщи

Ведущая организация: - Научно-исследовательский институт

технологи« и оргаиизации проиевод-ства (ШШ г.Носква.

V

дании спещшшзирог энного совета K063.S1.09 в Воронеже дам Го-■ ударстБейнсм техническом университете по адресу!.394026, г.Воронеж, Московский прос.гакт, 14, ВГГУ, конфвре.щ-вад.

Ваш отвыв з одноы экземпляре,-' гаверешшй печатью,_ просим зыелать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться' в научной библиотеке университета. ■',•■'

Автореферат разослан " 1СЭ4 года

Ученый секретарь специал -гаированного совета

к.

ф.-м. н.

Н. А. Тюкачев

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТК

Актуальность проблемы. Совершенствование существующих и внедрение прогрессивных технологий изготовления деталей методом обработки давлением являются важными задачами современного машиностроения, решить юторые можно лишь-на основе проведение комплексных теорем лческих и экспериментальных ^следований, завершающихся промышленным освоением процессов штамповки. Одним из путей решения этих задач является разрабоя а и внедрение автоматизированных систем проектирования оборудования, инструмента и технологических процессов на базе использовангя современной вычислительной техники.

Большой объем номешаатуры изготовляемых на предпрлттиг г ' методами обработки давлением деталей, сложность проектируемых технологических процессов и необходимость их оптимизации, а также требования, связанные с сокращением сро к.) проектирования при одновременном повышении качества, делают актуальной пробхз-му автоматизации проектирования. В последнее время получают развитие системы автоматизированного проектирования операций (САПР СП), предназначенные для распета и оптимизации паи5олее распространенных операций обработки давлением с достаточно сложной механикой деформирования материала.

V

При разработке о ютем авт эматизированного проектирования операций обработки давлением должны быть решены две основные задачи: создание математической модели, учитывающей все необходимые параметры процесса, позволяющей с приемлемой точностью и в реальном времени рассчитать технологическую операцию, а также моделирование технологических отказов на осчов" соответствующих критериев, позволя ядих прогнозировать появление тех или ччыг бракоБочныу признаков. Решение этих ¿вдач позволяет дать включение о возможности изготовление детали, ь также подобрать оптимальные параметры технологического процесса е>; изготовлено.

• .СЛПГ операций должны найти применение-не только в организациях, разрабатывающих технологию . но и у проектировщиков машин и конструкций, поскольку они позвемяют оценить технологичность деталей, "ппример пи числу необходимых переходов. Эффек-, тшчгость этих систем обеспечивается не только сокращением сроков . •к-хноли-гкческог проектирования. но и повышегием его ка-чсотг.а, поскольку пги системы существенно гоеполняют разрыв ^ азяпстьок с.'пп'гсогыг гпдаЧ обработки металлов давлешь-м,

как задач механики деформируемого твердого тела, и уровнем подготовки технологов в области математики и механики.

Цель работы. Совершенствование проектирования технологических операций формообразования листовых деталей на базе создания методического обеспечения автоматизированного рабочего места технолога заготовительно-штамповочного производства.

Научная новизна, разработана комбинированная математическая модель процессов вытяжки, формовки листовых деталей, включающая математические модели материала, геометрии, операции, технологических отказов, позволяющая определить напряженно-деформированное состояние заготовки в процессе формообразования. Математическая модель операции основана на решении задачи шаговым методом с заданной дискретизацией. Использование результатов экспериментальных исследований позволило свести задачу о вытяжке пространственных оболочек к одномерной. Предложена методика прогнозирования возникновения технологических отказов в операциях вытяжки, формовки, а также методика выбора оптимальных технологических параметров процесса.

Практическая ценность. Использование решений, полученных в работе позволяет рассчитать и оптимизировать технологические параметры процессов листовой штамповки. На основании вычисления деформированного состояния определяют размеры заготовки, знер-госиловые параметры процесса, минимально необходимое число переходов, число и вид промежуточных термообработок. Разработан комплекс прикладных программ, позволяющий получить данные для оценки Технологичности листовых материалов в условиях производства (технологический паспорт материала), а также подобрать рациональные технологические параметров в операциях вытяжки.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель операции вытяжки эластичной средой.

2. Методика технологической паспортизации листовых материалов.

3. Методика прогнозирования технологических отказов в операциях листовой штамповки.

4. Методика компьютерного проектирования операций листовой штамповки.

5. Методика определения оптимальных технологических параметров процессов вытяжки деталей из листа.

Промышленная реализация. Предложенные методики были внед-

рены в виде комплекса вычислительных программ "Автоматизированное рабочее место технолога заготовительно-штампоЕочного производства" САРМ 31ДП) на раде авиастроительных предприятий, а также на предприятиях машиностроительного комплекса, таких как Воронежское объединение по выпуску тяжелых механических прессов, Волжский автомобильный, завод, в виде отдельных блоков АРМ ЗШП. Система передана в научно исследовательский институт авиационной технологии и организации производства (НИАТ) г. Москва.

Апробация работы. Основные результаты исследования были доложены и обсуждены на Всероссийском научно-техническом семинаре "Эффективные технологические процессы листовой штамповки" (г.Москва, 1993 г.), на Всероссийском научно-техническом семинаре "Новые разработки в холодноштамповочном производстве" (г.Санкт-Петербург, 1991г.), на Республиканской научно-технической конференции "Теоретические и прикладные проблемы развития наукоемких и малоотходных технологий обработки металлов давлением" (г.Винница, 1991 г.)., на международной научно-технической конференции "Опыт и перспективы развития математического, программного и технического обеспечения САПР в прессострое-нии" (г.Воронеж, 1990 г.).

Публикации. По материала),! диссертации опубликованы тезисы докладов и две статьи.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, приложений и содержит 92 страницы машинописного текста, 48 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 92 работ и приложений.

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, определены цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая, ценность, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены вопросы теории и численного моделирования процессов формообразования деталей из листа. Изучены проблемы возникновения технологических отказов и критерии их оценки г> операциях обработки металлов давлением. Отмечен большой г,клад в этих областях исследований отечественных и зарубежных ученых A.A.Богатова, Г.Д.Деля, Е.И.Исаченкова, Н.Н.Малини-• на.. П..П.Колмогорова, А.Т.Овчинникова, Е.А.Попова, Г.Еакхаугг.

А.Чандры, Р.Друз^ала, Р.Хилла, У.Кёнига, .■ Ли, Е.Накамаши, Н.-М.Банга и др. Анализ работ показал, что данные вопросы достаточно глубоко и всесторонне исследованы. Однако использование теоретических результатов при построении математических моделей конкретных технологических операций вызывает значительные трудности. Это связано прежде всего с необходимостью учета многих факторов, возникающих в реащышх операциях формообра- ования деталей из листа и существенно влияющих как на ход процесса, так и на качество изделия. При проектировании технологического процесса недостаточно просто рассчитать операцию. Требуется получить деталь заданного качества и если это возможно оценить вероятность появления того или иного браковоч гого г ризнака. Это невозможно сделать *'ез использования математических моделей технологически* отказов. "ой же цели получения качественного изделия служит и. задача определения оптимальных аехнололиеских параметров процесса лис овой штамповки на основе тестирогшия по различным технологическим отказам. любе« внимание в работе удел?.' о операциям формообразования деталей эластичной сред' й. Такое внимание не случайно, так как в результате анализа публикаций по проблемам листовой штамповки оказалось, что при большом числе рАбот, посвященных тех! ологии изготовлени! детал й, крайне мпо оабот, з которых решены вопросы механики дефмрмиро-iашы при вытяжке эластичной средой.

11а основании npoi денного анализа и в со >тветствии с целью работы поставлены следующие задачи'иг зледования;

разработать методику .технологической паспортизации листовых материалов;

разработать математическую модель операции вытяжки эластичной средой;

пазраоотать методик* про; яозирования технологических отказов в one ацкг.х лиото; ой кпамгсовки;

■'! разработать методику определения оптимальных технологических параметров лроцзс:а глубокой ьытяжки;

разработать методику компьютерного проектирования операций липовой шг. ^мповки, основанную на прогнозировании технологических отк 13ов и пакетах соответствующих вычислительных программ.

представлено программное обеспечение АРЫ пнп. ПсивоаЛтся с труктура и содержание системы, р<-скрываются н •значение я воз-до, чости вшиилителг-иь.: , программ, входящих з■■■ Ai ! МП. Система состоит из трех библиотек. В первой библиотеке

содержатся программы, позволяющие рассчитывать и хранить основные технологические характеристики материалов, требуемые для расчета конкретных технологических операций. Сюда входят программы расчета параметров анизотропии листовых материалов, параметров кривой течения, диаграммы предельных устойчивых деформаций и диаграммы разрушения листовых материалов, а также банк данных для хранения информации о механических и технологических характеристиках листовых материалов. Во второй библиотеке содержатся программы, позволяющие рассчитывать конкретные технологические операции формообразования из листа:

1) гибка в открытых штампах;

2) отбортовка;

3) вытяжка-формовка осесимметричных деталей жестким инструментом;

4) вытяжка-формовка деталей .сложной формы жестким инструментом;

5) вытяжка-формовка деталей сложной формы эластичной средой в жесткую матрицу;

6) вытяжка деталей сложной формы гидроэластичной средой с использованием подвижного прижима;

7) вытяжка деталей сложной формы эластичной средой с использованием неподвижной опоры.

В последней бйблиотеке содержатся программы сервисного назначения.

Содержащиеся в первой библиотеке АРЫ ЗШП программы служат не только для получения данных, необходимых при расчете конкт ретных технологических операций, но имеют и самостоятельное значение, поскольку позволяют оценивать качество поступающего на- предприятие листового материала. Информация о механических и технологических характеристиках материала, полученная с помощью представленных здесь программ, использующих результаты стандартных механических испытаний, проводимых в заводских лабораториях на стадии входного контроля качества, позволяет получать достаточно полное представление о итампуемости материала. Назначение второй библиотеки состоит в проектировании в диалоговом режиме различных технологических операций формообразования листовых деталей,' в результате чего прогнозируется появление различных браковочных признаков, • назначается число переходов, определяется геометрия инструмента "на промежуточных переходах, рн«йравтся.оборудование, .подбираются оптимальнее размеры загс-

товки.

В третьей главе разрабатывается математическая модель мно-гопереходно'й штамповки листовых деталей эластичной средой. В работе используется модель материала при многопереходиом деформировании, предложенная Г.Л. Лелем и в.в. Елисеевым. Применение промежуточной термообработки при многопереходном деформировании влияет на параметры уравнений пластического состояния, предельные деформационные свойства материала. Используемая модель позволяет описывать уравнения состояния материалов с учетом предшествующего деформирования и промежуточных термообработок, соответствующих режимам многопереходного деформирования.

В процессе формоизменения деталей сложной формы возникают различные виды напряженно-деформированного состояния. Так на участках детали с прямолинейным контуром фланца деформированное состояние считается близким к плоскому. Такие условия деформирования наблюдаются у достаточно широкого круга деталей с плоским (или близким к плоскому) днищем, в котором возникает жесткая зона, стесняющая развитие деформаций в направлении границы фланца. Вследствие малой толщины листов напряженное состояние можно считать двухосным, и поскольку отношение главных деформаций а-0 остается постоянным,а направления главных деформаций не поворачиваются относительно осей анизотропии материала, используются уравнения деформационной теории пластичности.

Обрабатываемый лист считается ортотропным, изотропно упрочняющимся, Кривая течения материала аппроксимируется уравнением Свифта. Главное напряжение tía связано с наибольшей главной деформацией ei соотношением:

бх - — (so + I<2-ei)n, (1)

!<i

где в, е0, п - параметры кривой течения; Ki, Иг - коэффициенты, зависящие от свойств материала и угла между направлениями деформации ei и прокатки.

Распределение давления резины на заготовку зависит от толщины резины, ее механических характеристик, в частности от ее твердости, от геометрии формируемой оболочки. По мере эксплуатации твердость эластичного заполнителя возрастает, а при достаточных размерах детали в плане, распределение давления на заготовку можно считать равномерным. Распределение деформации по толщине заготовки принимается линейным:

si - е + Д-е-г, (2)

где г - главная деформация срединной поверхности оболочки, Лэе-изменение кривизны заготовки на данном шаге деформирования.

Деформированное состояние заготовки определяется решением системы уравнений равновесия:

dQ

PCI - ah) - Pi - acN---0,

dS

dU

+ fP ± nfiPi - atQ - 0, (3)

dS dM

+ Q(l-0.5xh) + 0.5(fP ± TifiPi)h - 0

dS

и уравнений, связывающих усилия и деформации с учетом уравнения состояния (1) и (2)

h/2 в

N - föixdz--(е0 + K2E)n-h (4)

-h/Z Kl

и'изгибающий момент

h/2 h/2

М - J 6izd2 - - J(So + I<2£ + Y>zk*z)n-züz. (5)

-h/2 • Kl-h/2

Здесь N, Q, 'M - соответственно нормальная, поперечная силы и изгибающий момент, отнесенные к единице длины; Р - давление между резиной и заготовкой; Pi - давление между заготовкой и инструментом; S - координата, отсчитываемая вдоль обращенной к инструменту поверхности заготовки; ас - кривизна оболочки; f,fi-соответствешю коэффициенты трети между резиной и заготовкой и между заготовкой и инструментом; h - толщина деформируемой оболочки. Знак "i" учитывает направление перемещения листа относительно инструмента; коэффициент т) учитывает, находится ли рассматриваемый элемент в контакте с инструментом в данный момент времени (п-0 - вне контакта, п-1 - в контакте). Если заготовка считается.безмаментной, то уравнения (3) сводятся к следующим;

Р(1 - jeh) - Pi - жМ - О, ) . (6) ---+ fP ± itfiPi - 0.

dS . .

П: основу расчета участков де.тали с криволинейным контуром

фланца положены уравнения осесимметричного деформирования с осью симметрии, проходящей через центр кривизны внутреннего контура фланца (стенки детали), подверженные, однако, существенным изменениям. Так уравнение, связывающее приращение окружной деформации Де-г с перемещением частицы йЯ на данном шаге деформирования, записывается в виде

№

Д£2 - Г №. Кг) -, . (?)

[?

где - удаление частицы от оси симметрии, е- функция радиуса I? и радиуса внутреннего контура фланца Кг. Поправочная функция (Г?,Р?г) установлена на основе экспериментальных данных. Уравнение состояния с учетом деформации ег'записывается в виде:

3 ё 1+2г' г* е----б1--£2, (8)

2 5 (2+г')(1+г') 1+г'

где г' - приведенный коэффициент анизотропии. Соответствующие изменения вносятся и в уравнения равновесия (3).

В результате решения задачи определяется распределение деформации по сечению заготовки, причем деформированное состояние определяется поэтапно, что связано с изменением границы пластической области в процессе штамповки. Дифференциальные уравнения решали конечно-разностным методом, для этого разбивали заготовку на достаточно большое число элементов разной длины. После определения деформаций вычисляли толщину

11 - 110-ехр(-£ - гг). (9)

где Ь0- толщина заготовки и координаты узлов в конце рассматриваемого шага

с

Б - | ехр(-е - Ег) <£0. (10)

О

где Б0 - начальная координата.'

Исходными данными для расчета второго перехода является деформация еш, толщина 11(1)', кривизна аеа) в различных точках заготовки в конце первого перехода. Эффективность термообработки между переходами характеризуется коэффициентом X. (обычно Ь'О.5* 0.6). Предполагается, что термообработка между переходами такая же, как и перед первым переходом. Уравнение состояния на втором переходе записывается в виде

В

61 - — (е0 + Ка^-е,!, * К2-е)п, (11)

К1

где е - приращение деформации на втором переходе. После первого перехода заготовка имеет некоторый запас длины, определяемый как разность длина после первого перехода и до него. Поэтому при расчете второго перехода вначале определяется положение заготовки, при котором этот запас выбран. Только после этого начинается расчет пластического деформирования.

Четвертая глава посвящена вопросам тестирования и оптимизации операции вытяжки. Одна из главных задач систем автоматизированного проектирования операций обработки давлением состоит в прогнозировании технологических отказов, связанных с появлением ряда браковочных признаков детали. Если это признаки деформационной природы, то их появление можно предсказать методами механики деформированного твердого тела. При проектировании операций штамповки прогнозируются следующие технологические отказы:

1) неустойчивость растяжения в ферме локализации деформаций с последующим разрывом заготовки;

2) разрушение заготовки без предварительной локализации деформаций;

3) неустойчивость сжатия в форме образования гофроз (в областях с криволинейной границей фланца детали);

4) недопустимое пружинение (в областяхс прямолинейной границей фланца детали);

5) недопустимое перемещение фланца детали при вытяжке;

6) недопустимый рост зерна при промежуточных и финишной термообработках.

Прогнозирование отказов основано на использовании соответствующих критериев. Так возможность локализации деформации в случае неустойчивости растяжения оценивается о помощью диаграмм предельных деформаций, рассчитанных пб программе ДПД, базирующейся на новой модели неоднородности листа. Определяется коэффициент запаса устойчивости растяжения как наименьшее из вычисленных в различных точках заготовки отношений предельной устойчивой деформации е^ к главной деформации еь При прогнозировании неустойчивости сжатия вводятся: критерий образования гофров, модель закритического деформирования, а также критерий саморазглаживания гофров. Предполагается, что гофры возникают, когда одно из главных напряжений бг сказывается сжимающим. При-

нято, чт.о в последующем это напряжение вплоть до саморазглаживания гофра равно нулю (линейное напряженное состояние). Критерий саморазглаживания гофра записывается в виде

£(2) - E'(2J. (12)

где С(2> - определенное в указанных предположениях приращение логарифмической деформации в направлении бг, отсчитываемое с момента потери устойчивости. В случае трансверсально-изотропно-го листа d£2 - -(r/(l+r))-dei. Приращение логарифмической Деформации е'(2) определяется в предположении об устойчивом деформировании из формулы (7). В численном выражении неустойчивость сжатия представлена параметром гофрообразования

Рг--Г (е<2)е - e'(2)e)dl, (13)

где £(2)о.е'(2)е - указанные деформации к концу процесса формообразования. Вероятность разрушения характеризуется коэффициентом запаса пластичности пр, определяемым подобно коэффициенту запаса устойчивости как наименьшее из вычисленных в различных точках заготовки отношений ei'Vei, где ei*" - предельная пластичность материала. Для определения пружинения в процессе расчета операций штамповки запоминаются в-разных точках срединной поверхности сечения детали значения деформаций, при которых происходит изменение кривизны, вызванное перемещением рассматриваемых точек за границы участков сечения с различными кривизнами. Это позволяет в конце расчета восстановить историю деформирования в различных точках по толщине деформируемой оболочка!, по которой с учетом эффекта Ваушингера и выполняется расчет- -пружинения. Величина пружинения оценивается наибольшим из определенных для различных участков сечения изменений кривизны и максимальным отходом детали от инструмента после разгрузки. Недопустимый рост зерна набвдаетея у гекоторых материалов при промежуточной и финишной термообработках и приводит к резкому снижению качества поверхности .и механических характеристик материала, если эквивалентная деформация

екш < ё < ek(2>. (14)-'

Предельные критические деформации zyn> и устанавливаются

'экспериментально, по диаграмме рекристаллизации и допускаемому росту зерна. Соответствующий запас по критической,- деформации пи определяется как найменьгсая. из величин; шчисдо'нннх для рсшшч;

ных точек сечения заготовки. На втором и последующ« переходах критичесюте деформации уменьшаются согласно релаксационной модели. Перемещение наружного контура фланца считается недопустимым, если вследствие этого перемещения ширина фланца деформируемой заготовки оказывается меньше суммы заданных ширины фланца детали и припуска на обрезку.

Включенные в АРМ ЗШП программы расчета операций штамповки Позволяют выполнить имитационный эксперимент, при котором на входе задаются характеристики материала и условий деформирования, размеры детали и заготовки, а на выходе прогнозируются различные технологические отказы. Это дает возможность в режиме диалога подобрать рациональные технологические параметры операции. Так на процесс деформирования в угловой области при вытях- ' ке коробчатой детали можно воздействовать, изменяя условия тор-можёнш? фланца. Зги условия определяются, главный образом, шириной фланца и усилием прижима. Решающее значение в этой области обычно имеют отказы в виде неустойчивости растяжения (разрывы) и гофрообразованкя. На рис.1 приведены рассчитанные для угловой области коробчатой детали с внутренним радиусом фланца 40км, вытягиваемой кз листа алюминиевого сплава толщиной 1мм зависимости коэффициента запаса устойчивости и-параметра гофро-образсзания от усилия прижима при фиксированной ширине фланца. Задавшись допускаемыми значениями Спг;] и Грь0, можно из подобных зависимостей установить рабочий диапазон изменения технологических параметров. Более полные прэдстазления о технологических ьозможностях вытяжки данной детали дает область рабочих параметров (ОРП), построенная в координатах "ширина фланца заготовки усилие пр;шша". Для этого определяют зависимости коэффициента запаса устойчивости и параметра гофрообразованкя от усилия прижима при различной ширине фланца. После чего строят две серии кривых, с помощь» которых получают предельные значения данных технологических параметров, гавксягцю как от усилия прижима, так и от-ширины фланца детали. На рис.2 показана область рабочих параметров рассматриваемой детали. Верхняя граница ОРП построена при СгЫ - 1.3, а нижняя - при Срг3- 0.02. Понято, что при параметрах, значения которых находятся внутри рассматриваемой области не возникают никакие из прогнозируемых технологических от.казов. Еслч вытя;я?а осуществляется в один переход, то коню с помощью ОРП подобрать геометрию заготовки, при .которой минимизируется расход материала. Очевидно, что аб-

г>,:р„.Х

Рис.1. Зависимости коэффициента запаса устойчивости ns и параметра гофрообразования Ре от усилия прижима

Рис.2. Область рабочих параметров, построенная к координатах "ширина фланца - усилие прижима"

солютным минимумом здесь является точка О (см. рис.2) ОРИ. Эта задача, однако, усложняется необходимостью согласования усилия прижима в различных сечениях детали.

При расчете операций штамповки по программам, входягям в АРМ ЗШП, в диалоговом режиме можно выС 1ать требуемое число переходов и геометрию инструмента по переходам. При этом произвольно назначенная геометрия инструмента на промежуточных переходах может привести к принятию неоптимальных решений - завышению числа переходов и, как следствие, к возрастанию затрат на проектирование ¡1 изготовление инструмента, зачастую превышающих другие затраты на производство детали. Результаты исследований, направленных на разработку' методов прогнозирования различного рода технологических отказов при обработке металлов давлением, позволяют в ряде случаев рассчитать переходы по алгоритму, предложенному Г.Д.Делем. ■ Оптимизационная задача ставится следующим образом., Пусть известны коэффициенты запаса по п браковочным признакам на каждом из "ш переходов К1!, КХ2,...К1^.. .Ктп< и заданы различные для п браковочных признаков допускаемые коэффициенты запаса Ш..СКЭп. Выбирается наименьший коэффициент запаса [¡^¡п - К». Тогда он имизащкмный критерий запишется в виде:

К1! ' - —♦ пах.

[КЗ!

Решение оптимизационной задачи основано на использовании метода комплексов - модифицированного симплексного метода Нелдера-Ми-да, предложенного Боксом. Данный метод относится к методам прямого поиска, гак как при вычислении используется только значение целевой функции. Допускается использование как явных, так и неявных ограничений.

В пятой главе приводятся результаты экспериментальных исследований, целью которых являлось опрецеление деформированного состояния заготовки иг технологически* параметров процесса глубокой выгяжй деталей из лист;: для последующего сравнения полученных экспериментальны? данных с результатами расчетов по соответствующим программам, входящим в АРМ йШ. Результаты иссле-доваииЧ'иснольасд&лись также для уточнения математических моделей материала и операций, Коребчатув деталь вытягивали в производственных условиях Саратовского авиационного завода. С по-

0.60

0.20 0.00 -0.20

-0.60

-100

--1 дт-2

/л

у й ¿4

-V Л ?

ч, 7 ч

50

100

150 200 Б, мм

Ряс.З, Распределение гласных деформаций

при глубине вытяжки 92 мм: 1-расчет, 2-эксперимент

Ь.мм.

1.Е0 МО 1.20

0.80

0.40

0.00

• - -1 о-2

у ООО

_ООО 1 0 0 о У 0

О

50 ЮО 150 200' . Б, мм

Рис.4. Изменение толщины листа

при глубине вытяжки 92 мм: 1-расчет, 2-эксперимент

мощью последовательной регулировки величины хода рабочего цилиндра вытяжного пресса, было получено три детали с различной глубиной вытяжки. Результаты эксперимента обрабатывались по методу делительных сеток, вытяжки трех деталей были произведены измерения перемещения наружного края фланца. Полученные перемещения сравнивались с данными расчета по соответствующей программе. Совпадение экспериментальных и расчетных данных оказалось хорошим. Абсолютная погрешность не превысила 3 мм При наибольшей глубине вытяжки 92 мм , максимальная относительная погрешность составила 4.27.. На рис.3 приведены сравнительные графики распределения.главных деформаций при вытяжке на глубину 92мм. Сравнительные графики изменения толщины показаны на рис.4. Как видно из приведенных графиков, совпадение экспериментальных и расчетных данных вполне удовлетворительное. Точность определения расчетного усилия вытяжки проверяли с помощью эксперимента по вытяжке серийной мойки, излавливаемой на Липецком трубном заводе. Расхождение между экспериментальным значением усилия вытяжки и величиной, полученной с помощью расчета по программе вытяжки-формовки Деталей на ЭВ.Ч, не превысило 92, в то время как относительное отклонение экспериментального значения и величины, полученной по В.И. Романовском}' составило 537..

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Разработана методика, позволяющая по результатам стандартных испытаний рассчитать технологические характеристики листовых материалов и на основании расчетов сформировать технологический паспорт материала. Данные, полученные при формировании паспорта материала, используются в расчетах операций штамповки и при прогнозировал:«! технологических отказов. Кроме того, паспорт может иметь самостоятельное значение документа, сертифицирующего качество поступающего на предприятие материала.

Z. Разработана математическая модель операции вытякки-фор-мовки листовых деталей эластичной средой, включающая математическую модель материала при многопереходном деформировании, позволяющая рассчитать напряженно-деформированное состояние заготовки в процессе формообразования и определить технологические параметры процесса.

3. Разработана методика, позволяющая прогнозировать появ-

ление следующих технологических отказов в операциях листовой штамповки:

а) неустойчивость растяжения в форме локализации деформаций с последующим разрывом заготовки;

б) разрушение заготовки без предварительной локализации деформаций в зонах больших кривив :;

в) неустойчивость сжатия в форме образования гофров (в областях с криволинейной границей фланца детали);.

г) недопу тимое пружинение (в областях с прямолинейной границей фланца детали);

д) недопустимое перемещение фланца детали при вытяжке;

е) недопустимый рост зерна при промежуточных и финишной термообработках.

4. На основании расчета и тестирования операции глубокой вытяжки разработана методика определения оптимальных технологических параметров процесса, позволяющая получить область рабочих параметров. Если операция вытяжки осуществляется в один переход, то с помощью. ОРП можно подобрать геометрию заготовки, при которой минимизируете* расход материала. Разработана также методика расчета оптимальной геометрии инструмента на, промежуточных переходах при многопереходком деформировании.

5. Разработана методика компьютерного проектирования операций листовой штамповки, основанная.на прогнозировании технологических отказов и пакетах соответствующих вычислительных программ, объединенных в систему АРМ ЗШП. С помощью программ,. входящих в АРМ ЗШП можно осуществлять проектирование следующих операций листовой штамповки:.

а) •.ытяжка в инструментальных штампах некруглых., в плане деталей;

б) вык.жка в инструментальных штампах осесимметричных де- ' талей; ' .

в) вытяжгса эластичной средой;

г) штамповка эластичной средой с использогаяием неподвижной опоры;

д) вытяжка эластичной средой с использованием -управляемого прижима; .'-..

е) отбортовка; :

ж) гибка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИЙ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Дель Г.Л-. Нестеренко A.B. Математическое моделирование и оптимизация операции глубокой вытяжки // Кузнечно-птэмпо-вочное производство.- 1993.- W 9.- 0.2-Г.

2. Дель Г.Д., Нестеренко A.B., Ратова Н.В. Ароматизированное проектирование операций листовой штамповки эластичной средой // Тезисы дскл. Всероссийского научно-технического семинара "айеютпзные' технологические процессы листовой штамповки". - U., 1993.

3. Дель Г.Д., , Нестеренко А.В, Автоматизация проектирования операций листовой штамповки // Tee'.icu дом. Всероссийского научно-технического семинара "Новые разработки в холодноитампо-яочпом прогтйодетЕв". - Сайда-Петербург, 1991.

4. Дэль Г.Д., Игстерзяко A.B. Прогноз!фС2аиие технологических стказоз при авгомэткгкррваншзд операций листовой итшговка и Теаис'а докл. Ресщ'ЗдЕкаиаясЗ научно-технической конференции "Теоретические и пргкгэдккэ пробязчы развития иэукоечгтх . я тчоогходшк гашиогиЗ оЗргДояш металлов давлением".- Вкяшзда, iS<?i. ♦ ' •

JJP ^'020419. о? 12.08.52. Псууткседс я тит» 20,05.94. Усп.печ.л, I ,,0. Тира* 85 ег.э. Заказ J»

. Боролекский «юударопенниЯ «ахнииешй университет . 394026 Ворои«*, йоскозовкй 5<?0ся.» ' ' - ; .Учае-jfÄi оперативной пояагрфк* - • Воренежоког.: 1Ч>зуя&рс*»ейкого 9эя»-.чввкого университет