Главная » 2014»Сентябрь»19 » Скачать Совершенствование методов разработки технологических процессов и инструмента для штамповки тонкостенных оребренных поковок бесплатно
07:39
Скачать Совершенствование методов разработки технологических процессов и инструмента для штамповки тонкостенных оребренных поковок бесплатно
Совершенствование методов разработки технологических процессов и инструмента для штамповки тонкостенных оребренных поковок на основе графо-аналитического компьютерного моделирования
Диссертация
Автор: Соломонов, Константин Николаевич
Название: Совершенствование методов разработки технологических процессов и инструмента для штамповки тонкостенных оребренных поковок на основе графо-аналитического компьютерного моделирования
Справка: Соломонов, Константин Николаевич. Совершенствование методов разработки технологических процессов и инструмента для штамповки тонкостенных оребренных поковок на основе графо-аналитического компьютерного моделирования : диссертация доктора технических наук : 05.16.05 Москва, 2004 426 c. : 71 05-5/280
Объем: 426 стр.
Информация: Москва, 2004
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава
I ОБЗОР МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ, ОПТИМИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТОВ ПРОЦЕССОВ ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
11 Моделирование пластического течения металла и формообразования поковок в процессах штамповки и прессования
111 Математические модели и их реализация
113 Геометрическое моделирование
114 Физическое моделирование
12 Автоматизация расчетов и проектирования инструмента и процесса штамповки поковок из легких сплавов
13 Решение задач оптимизации параметров процессов ОМД
14 Новые разработки в области технологии производства штампованных поковок
15 ЬСлассификация штампованных поковок с ребрами жесткости из алюминиевых сплавов
151 Параметры поковок
152 Анализ данных по ряду серийных поковок
153 Коэффициент сложности поковок
ВЫВОДЫ
112 Моделирование пластического течения на компьютере
Глава
II МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ
21 Основные гипотезы и соотношения теории течения тонкого пластического слоя
22 Обоснование выбора нелинейной схемы течения металла по контактной поверхности
23 Зависимость формы ребра жесткости от характера изменения граничного контактного давления
24 Исследование формы ребра жесткости
25 Сопоставление принятой математической модели с методикой ИЯ Тарновского РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ
Глава
III АНАЛИЗ ТЕЧЕНИЯ МЕТАЛЛА ПО КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
31 Постановка задачи определения положения линии
Глава течения металла на контактной поверхности
32 Тестирование решения для замкнутых кривых, задающих контур поковки
33 Решение задачи построения линии
Глава течения металла в общем виде
34 Частные случаи задания контура поковки
341 Две окружности, расположенные на некотором расстоянии друг от друга
342 Окружность и отрезок прямой РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ
Глава
IV ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ КОНТАКТНЫХ ДАВЛЕНИЙ
41 Исследование формы поверхности контактных давлений
42 Зависимость изменения контактного давления вдоль контура поковки от параметров поверхности контактных давлений
43 Определение формы гребня поверхности контактных давлений
431 Аналитическое определение вида линии пересечения участков поверхности контактных давлений
432 Построение линии пересечения участков поверхности контактных давлений графическими методами
44 Расчет объема эпюры контактных давлений
441 Моделирование эпюры контактных давлений поверхностью одинакового ската
442 Физическое моделирование пространственной эпюры контактных давлений предельной насыпью
443 Аналитическое решение задачи РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ
Глава
V РЕШЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ
51 Определение коэффициента неравномерности формирования поковки по различным критериям
511 Неравномерность формирования ребра жесткости в продольном сечении
513 Обобщенный коэффициент неравномерности
515 Общий коэффициент неравномерности
512 Неравномерность течения металла по полотну поковки
514 Коэффициент неравномерности формирования поковки
2 Применение технологического выреза для устранения неравномерности формирования штампованных поковок
53 Расчет заполнения технологического выреза
54 Формообразование поковки с ребрами жесткости различной толщины
541 Схема распределения потоков металла по полотну поковки
55 Особенности распределения потоков металла на прямолинейном участке контура поковки РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ
Глава
VI ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИ ШТАМПОВКЕ ПОКОВОК
61 Основные понятия теории оптимизации
611 Определения
612 Классическая теория минимизации
613 Основной итерационный алгоритм
62 Метод поиска вдоль линии
621, Определение минимального шага
622 Определение направления поиска
63 Анализ методов минимизации
631 Метод наискорейшего спуска
632 Метод Ньютона
633 Методы с переменной метрикой
634 Релаксационные методы
635 Метод Монте-Карло
64 О качестве численного решения
542 Исследование скорости заполнения полостей штампа
65 Выбор оптимальных параметров технологических вырезов
51 Постановка и решение задачи
652 Основные расчетные соотношения РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ
Глава
VII АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКИ
71 Алгоритм расчета формообразования штампованных поковок
72 Экспресс-анализ модульной задачи
73 Адаптация разработанной программы ЕР в программном комплексе
74 Построение картины течения металла для произвольного контура поковки
75 Адаптация разработанной программы RG в программном комплексе
76 Описание функциональных возможностей программного комплекса PARSHTAMP
77 Построение линии
Глава течения металла для ряда серийных поковок РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ
Глава
VIII ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ
81 Особенности формообразования поковки с технологическим вырезом
82 Формообразование симметричной поковки в условиях многопереходной штамповки РЕЗУЛЬТАТЫ И
ВЫВОДЫ ОСНОВНЫЕ и т о г и и в ы в о д ы
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
1 Чертежи серийных штампованных поковок из алюминиевых сплавов
2 Текст программы ЕР экспресс-анализа картины течения металла по полотну штампуемой поковки в форме четырехугольника в плане с круглым вырезом
3 Текст программы RG экспресс-анализа картины течения металла по полотну штампуемой произвольной в плане поковки
4 Текст программного комплекса PARSHTAMP определения параметров объемной штамповки оребренных поковок с тонким полотном из пластичных металлов
5 Технический акт внедрения результатов работы Расчет экономического эффекта от использования разработанной методики
6 Технический акт о использовании результатов работы «Расчет параметров объемной штамповки оребренных деталей и моделирование пластического течения металла на базе программного комплекса PARSHTAMP»
7 Акт приемки-передачи научно-технической продукции
Введение:
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 констрЗсции 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 попрежнему 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 учитьшать свойства материалов в рассматриваемых процессах [9]. 10
