Автоматизация проектирования и оптимизация технологии горячей объемной штамповки поковок с удлиненной осью на молотках на основе математического моделирования

• Автор: Ахмедзянов, Эдуард Ронисович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 227 с.

Глава 1. Состояние вопроса, цели и задачи исследования

1.1. Применение вычислительной техники для автоматизации проектирования технологии штамповки

1.2. Методы и программные средства моделирования пластического формоизменения

1.3. Выводы, цели и задачи исследования

Глава 2. Разработка трехмерных геометрических моделей поковок и

штамповочного инструмента

2.1. Выбор способа представления геометрической информации

2.2. Формирование трехмерных геометрических примитивов

2.2.1. Построение простых геометрических примитивов, элементов выдавливания и вращения контура

2.2.2. Построение кинематических элементов

2.2.3. Построение примитивов, аппроксимирующих поле значений

2.2.4. Построение примитивов, аппроксимирующих последовательность сечений
2.3. Формирование геометрических моделей поковок и штамповочного инструмента
Глава 3. Разработка математической модели процесса штамповки поковок
с удлиненной осью на молотах
3.1. Моделирование процесса горячей объемной штамповки
3.1.1. Моделирование пластического формоизменения методом конечных элементов
3.1.2. Определение распределения температур при горячей штамповке с использованием МКЭ
3.2. Сопоставление результатов моделирования пластического
формоизменения с известными данными по штамповке
Глава 4. Разработка методики автоматизированного проектирования и
оптимизации технологии штамповки
4.1. Автоматизированное проектирование технологии горячей объемной штамповки поковок с удлиненной осью на молотах
4.1.1. Построение геометрических моделей по чертежу
4.1.2. Автоматизированное конструирование поковки по модели детали
4.1.3. Разработка технологии штамповки поковок с удлиненной осью
4.1.4. Проектирование штамповочного инструмента
4.2. Оптимизация технологии штамповки поковок с удлиненной осью
4.3. Комплексная автоматизация проектирования технологического процесса штамповки
4.4. Анализ эффективности автоматизированного проектирования технологии штамповки
Основные результаты и выводы
Библиографический список
В условиях рыночной экономики для повышения конкурентоспособности предприятий важную роль приобретают время внедрения изделия в производство и эффективность производства. Основным направлением улучшения данных характеристик в настоящее время является использование при разработке технологических процессов (ТП) вычислительной техники и различных систем автоматизированного проектирования (САПР). В своем развитии данные системы прошли путь от выполнения простых технологических расчетов и автоматизации чертежно-графических работ до сложнейших программных комплексов, оперирующих трехмерными поверхностными и твердотельными моделями, выполняющих различные прочностные расчеты, проектирование технологии и моделирование реальных физических процессов.
Штамповка на молотах является одним из основных способов обработки металлов давлением (ОМД). Она позволяет получать поковки достаточно сложной конфигурации с улучшенной по сравнению с литыми заготовками внутренней структурой, поэтому данная технология уже давно привлекает внимание разработчиков САПР. Еще в 70-х годах прошлого века в нашей стране появились системы, осуществляющие проектирование технологического процесса в автоматизированном режиме. Большой вклад в становление этого направления внесли отечественные ученые Тетерин Г.П., Вайсбурд P.A., Аксенов Л.Б., Алиев Ч.А. и др. С 90-х годов такие программные продукты начали использовать аппарат трехмерной графики. Но в целом порядок проектирования технологии не претерпел коренных изменений и фактически повторял ранее предложенные решения, лишь освобождая проектировщика от рутинного труда по определению различных технологических параметров.
С появлением эффективных методов и алгоритмов моделирования пластического формоизменения началось использование компьютеров для оценки разработанной технологии и выявления возможных дефектов

Формально полигон может иметь неограниченное количество вершин, однако в современных графических стандартах трехмерной графики в качестве полигонов используются только треугольники и четырехугольники. Более того, в подавляющем большинстве случаев разработчиками программ применяются треугольные полигоны. Это вызвано тем, что, во-первых, три вершины всегда однозначно определяют плоскость в пространстве, а при большем их числе необходимо проверять принадлежность дополнительных вершин плоскости. Во-вторых, любой многоугольник может быть получен соответствующей комбинацией треугольников. Далее в работе в качестве полигонов будут рассматриваться только треугольники.
Использование одной нормали к плоскости (рис. 19, а) не позволяет отображать гладкие поверхности. Этот недостаток можно преодолеть путем введения нормалей к исходной поверхности в каждой из вершин полигона (рис. 19, б). Здесь V,., / = 1...3 - вершины полигона, п — нормаль к плоскости полигона, / = 1...3 - нормали в вершинах полигона. Тогда при построении изображения возможно придание ощущения изогнутости ровному полигону путем проведения аппроксимации цвета.

а) б)
Рис. 19. Структура полигона Для этой цели в 1971 году Гуро предложил метод билинейной аппроксимации цвета и тени в пределах одного полигона [62]. Более