Математическое моделирование и автоматизированное проектирование технологических процессов производства холоднодеформированных труб

• Автор: Смирнов, Николай Аркадьевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 175 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАРШРУТОВ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Анализ процессов и технологических схем производства холоднодеформированных труб

1.1.1. Основные технологические процессы

1.1.2. Анализ технологических схем

1.2. Математические методы и принципы построения технологических маршрутов с использованием ЭВМ

1.3. Системы автоматизированного проектирования и методы их разработки

1.4. Цели и задачи диссертационной работы

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ХОЛОДНОДЕФОРМИРОВАННЫХ ТРУБ

2.1. Холодная периодическая прокатка

2.2. Волочение труб

2.3. Холодное редуцирование труб

Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАЛШЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
3.1. Расчет размеров инструмента и оснастки для холодной периодической прокатки труб
3.1.1. Методика расчета рационального профиля калибра стана ХПТ
3.1.2. Разработка методики расчета кулаков копиров
для шлифовки ручья калибров станов ХПТ
3.1.3 Расчет профиля ручья валка по заданным размерам кулаков
3.1.4 Расчет основных параметров прокатки по заданным размерам профиля калибра
3.2. Исследование устойчивости самоустанавливающейся оправки
в очаге деформации при волочении труб
3.2.1. Геометрия очага деформации
3.2.2. Условия контактного трения
3.2.3. Использование численных методов интегрирования
3.2.4. Траектория движения оправки в очаге деформации
3.2.5. Разработка программного обеспечения анализа движения самоустанавливающейся оправки
3.3. Разработка структуры и создание пакета прикладных программ анализа технологических маршрутов
3.4. Автоматизированное проектирование технологии изготовления холоднодеформированных труб
Выводы
4. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСЧЕТОВ
4.1. Сортамент и программа производства труб
4.2. Структура производства
4.2.1. Структура производственного процесса
4.2.2. Технология
4.2.3. Оборудование
4.3. Использование информации в технологических расчетах
Выводы
5. МЕТОДИКА ПРИНЯТИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
5.1. Подготовка исходных данных
5.1.1. Расчетный состав оборудования
5.1.2. Выполняемые технологические операции
5.1.3. Перечень состояний
5.1.4. Технологические схемы для расчета
5.2. Расчет оптимального плана раскроя продукции
5.3. Расчет загрузки оборудования
5.4. Расчет стоимости производственных затрат
5.5. Выбор оптимального набора вариантов маршрутов
5.6. Расчет нормативнотехнологических карт
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Акт эксплуатации программного обеспечения, разработанного согласно трудовому договору 6 от г. Переработка имеющегося в цехе программного обеспечения применительно к одноклетьевым станам ХПТ
Приложение 2. Акт эксплуатации программного обеспечения по расчету оптимального профиля ручья стана ХПТ
Приложение 3. Акт внедрения программного обеспечения по расчету характеристик колебания самоустанавливающейся оправки
Приложение 4. Калибровка стана ХПТ 2 для маршрута x6x1,6 мм 3 Приложение 5. Расчет профиля копиров к стану ХПТ 3
Приложение 6. Профиль кулака глубины и кулака разворота круга шлифовального станка ЛЗ0
Приложение 7. Результаты расчета профиля валка по профилю кулаков 0 Приложение 8. Результаты расчета параметров движения самоустанавливающейся оправки
Приложение 9. Сообщение системы, выдаваемые в текстовый файл
Приложение . Анализ технологического маршрута x1,,x0, мм на соответствие технологическим ограничениям
Приложение . Перечень системных операций
Приложение . Акт внедрения автоматизированной системы
проектирования производства холоднодеформированных труб X
ВВЕДЕНИЕ


Ценность разработанных положений для науки заключается в формализации структуры производства и технологии изготовления холоднодеформированных труб на основе математического моделирования технологических процессов. Осуществлена постановка и решена задача исследования переходного процесса движения самоустанавливающейся оправки в очаге деформации с целью повышения надежности процесса волочения. Разработана система расчета размеров технологического инструмента и технологической оснастки для станов ХПТ в составе прямых и обратных задач, позволяющая оценить влияние точности оснастки и инструмента на качество труб. Практическую ценность представляют рабочие программы расчета профиля валков станов ХПТ и технологической оснастки для их изготовления. Программа анализа технологических маршрутов используется при освоении производства новых видов труб и совершенствования действующих технологических схем, а практические рекомендации внедрены на ОАО РЗ ОЦМ. Пакет рабочих программ используется в учебном процессе на кафедре ОМД УГТУУПИ. Совокупность результатов, полученных в диссертации, направлена на развитие системы технологической подготовки производства холоднодеформированных труб с целью ускорения внедрения новых технологий и сокращения производственных затрат. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАРШРУТОВ ПРОИЗВОДСТВА ТРУБ. Маршрутом производства холоднодеформированных труб называется последовательность технологических операций, оборудования и размеров обрабатываемого изделия от исходной заготовки сырья до готовой продукции. Основными технологическими операциями в маршруте, изменяющими размеры изделия, являются операции холодной прокатки и волочения труб. Последовательность основных операций называется схемой производства. Холодная прокатка труб осуществляется на станах периодического действия валкового ХПТ и роликового ХПТР типов. Способ ХПТ предназначен для уменьшения диаметра и толщины стенки трубы в результате деформации между конической оправкой и валками с переменными размерами ручья. Способ ХПТР предназначен главным образом для уменьшения толщины стенки трубы в результате деформации между цилиндрической оправкой и роликами с постоянными размерами ручья 1. Прокатка применяется обычно при изготовлении тонкостенных труб, а способ ХПТР широко используется для прокатки особотонкостеных безрисочных и электрополированных труб с повышенными требованиями к качеству поверхности. Достоинствами способов холодной прокатки являются минимальные потери металла, возможность получения высоких обжатий по толщине стенки и диаметру трубы, повышение точности размеров и чистоты поверхности труб. Недостатками способов периодической прокатки являются низкая производительность оборудования, высокая стоимость инструмента и значительные эксплуатационные расходы на содержание оборудования. В литературе представлены различные методики расчета калибровок станов ХПТ. Наибольшее распространение получили методики У рал НИТИ, НИТИНТЗ и МИСИС. По методике УралНИТИ 2 задается изменение наружного диаметра калибра в виде кубической параболы на участке обжатия и квадратичной параболы на участке редуцирования. К3,0,
0, Ах1рУ Вх1р Схр Ор,
2. Оптимальная форма кубической параболы определяется по минимальному усилию на валок. При этом варьируется один из четырех параметров кубической параболы конусность развертки калибра в начале зоны обжатия . Три других параметра определены геометрией очага деформации размерами трубы в конце участка редуцирования и в начале зоны обжатия, а также первой производной в конце зоны обжатия равной конусности оправки. Ширина калибра в каждом контрольном сечении определяется численным методом по правилу П. Д., диаметр калибра в предыдущем сечении, отстоящем от данного на объем подачи. Внутренний диаметр трубы в зоне обжатия равен диаметру конической оправки
1. Ширина калибра в первом сечении участка редуцирования 2,, 1. М величина подачи. По методике НИТИНТЗ используется формула Я. Дх Л Вх 1. Л, В коэффициенты, определяемые из граничных условий. Один из коэффициентов определяется из условия i 0
А В2.