Математическое моделирование пластического формоизменения и автоматизация проектирования технологии горячей объемной штамповки на молотах

• Автор: Габдрахманов, Ильдар Накипович
• Шифр специальности: 05.03.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

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 методики трехмерного геометрического моделирования
поковок сложной формы
2.1. Выбор способа представления геометрической информации
2.1.1. Выбор CAD системы для создания модели поковки
2.1.2. Методика моделирования объемных моделей поковок в системе КОМПАС 3D
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 последовательность сечений
2.3. Формирование геометрических моделей поковок и штамповочного
инструмента
Глава 3. Разработка математической модели процесса штамповки поковок на
молотах
3.1. Модели рование пластического формоизменения методом граничных элементов
3.1.1. Определение количества ударов молота
3.1.2. Определение распределения температур при горячей штамповке с использованием МГЭ
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 сложной конфигурации на молотах
4.1.1. Автоматизированное конструирование поковки по модели детали
4.1.2. Разработка технологии штамповки поковок на молотах
4.1.3. Проектирование штамповочного инструмента
4.2. Оптим изация технологии штамповки поковок на молотах
4.3. Комплексная автоматизация проектирования технологического процесса штамповки
4.4. Анали з эффективности автоматизированного проектирования технологии штамповки
Основные результаты и выводы
Библиографический список
Приложение
Приложение
Приложение
В условиях рыночной экономики важную роль приобретают время внедрения изделия в производство и его эффективность. Сокращение времени и материальных затраты на производство проектируемых объектов и повышение их качества достигается применением систем автоматизированного проектирования (САПР). Основным преимуществом САПР является идея «виртуального производства», согласно которой с помощью специализированного программного обеспечения осуществляется моделирование полного цикла изготовления изделия, включая выполнение комплекта чертежной документации, разработку трехмерной модели поковки, проектирование технологии изготовления и моделирование самого процесса изготовления (штамповки).
Штамповка на молотах является одним из 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., Алиев Ч.А., Аксенов Л.Б. 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.
Для моделирования процессов пластического формоизменения применяются численные методы [1-4] в основном это метод конечных элементов (МКЭ), но в последнее время в связи с переходом к трехмерному моделированию процесс моделирования формоизменения требует больше времени по сравнению с плоской задачей, поэтому необходимо использовать метод граничных элементов (МГЭ), который позволяет получить наиболее полное предрева построения в системе Компас ЗЭ приведен на рис. 10), у которого терминальными вершинами (листьями) являются исходные примитивы, нетерминальными (узлами) - булевы операции, а корнем - сама фигура. Преимуществами данного подхода является концептуальная простота и принципиальная невозможность построения противоречивых конструкций. Основной недостаток метода - сложность задания криволинейных поверхностей в настоящее время уже успешно преодолевается современными системами САПР.
Дерево построения
г) Деталь
82 Плоскость ХУ 3* Плоскость IX Плоскость 2У }-+■ Начало координат (Зр ствол
Эскиз;!
59 фланец
Эскиз:?
5*5 утояшсние!
0 Эскиз:*!
Скругпение:!
(3 фланец.:
:*ски3:5 5э уюпшёнмсС

СКруГЛсИИс.О 3 цилиндр
Эскиз.Ю /Э ребро
Эскиз:9 Скругление:7 Скруглеиие:8 ®Я конус
Эскиз: И ^ Скруглеиие:9

Построение [~
Рис. 10. Дерево построений в системе Компас ЗБ
Разработка объемной модели любой поковки предусматривает ряд операций, необходимых для доводки, проводимых над кромками объектов, - построение фасок и округлений. Проиллюстрировать применение твердотельного моделирования можно на примере построения поковки ствола в системе трехмерного твердотельного моделирования [88, 91] (рис. 11).