Развитие представлений о механизме уплотнения форм и разработка методов моделирования и расчетов рабочих процессов формовочных машин и технологии получения форм с использованием импульса сжатого воздуха Маскин, Алексей Аркадьевич

Введение к работе

Актуальность работы.

Вопросы повышения качества продукции, рентабельности и конкурентоспособности производства, как никогда остро встают сейчас перед отечественным машиностроением.

Эти проблемы в полной мере относятся и к области литейного производства. В современных условиях львиную долю отливок получают в разовые песчано-глинистые формы, а без качественной формы невозможно произвести качественную отливку.

Поэтому пневмоимпульсный метод формообразования, часто применяемый как отдельно, так и в комбинации с прессованием, получил в последнее время широкое распространение в практике литейного производства как обеспечивающий высокую точность и качество производимых форм, возможность просто и надежно автоматизировать технологический процесс и обладающий рядом таких преимуществ, как высокая производительность, экономичность, экологичность и др.

Вопросам изучения импульсного и импульснопрессового процессов посвящены работы многих отечественных и зарубежных исследователей, но не всегда по результатам этих исследований возможно оценить влияние на уплотнение конструктивных и рабочих параметров формовочной машины, факторов геометрической конфигурации модельно-опочного комплекта и дать конкретный ответ на вопрос о распределении плотности смеси по сечению формы, содержащей литейную модель. Для решения этих задач необходимо создание эффективных инструментов, позволяющих комплексно моделировать рабочий процесс формовочных машин и процессы формообразования.

Цель настоящей работы заключается в улучшении качества литья, увеличении производительности и экономичности литейного производства путем разработки методов и средств совершенствования пневмоимпульсного и импульснопрессового процессов уплотнения литейных форм и оптимизации конструктивных параметров формовочных машин, для чего требуется решить следующие

основные задачи:

1) Исследовать механизм воздушноимпульсного и комбинированного
формообразования.

2) Определить экспериментальные параметры, необходимые для
математического описания процесса.

3) Разработать физические и математические модели для компьютерного
моделирования импульсного, прессового и комбинированного способо'
уплотнения и методов расчета рабочего процесса формовочных мипп'^

>

4) Создать пакет прикладных программ (ППП) для компьютер моделирования рабочего процесса формовочной машины и прош формообразования и внедрить их в производство.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Уточнена физическая модель процесса пневмонмпульсного уплотнени

2. На основании уточненной физической модели проведена корректир уравнения уплотнения смеси при пневмоимпульсном процессе.

3. С использованием откорректированного уравнения разрабо уточненная одноосная расчетная модель пневмоимпульсного прои уплотнения смеси.

4. Разработаны физические и математические модели импульс прессовых и комбинированных методов формообразования, учитывай: геометрические характеристики модельно-опочного комплекта нелинейность деформационных свойств смеси.

Полученные расчетные результаты подтверждены экспериментально.

Практическая ценность работы :

1. Разработана инженерная методика расчета и программное обеспечение компьютерного моделирования процесса пневмоимпульсі формообразования.

2. Разработаны рекомендации по применению одноосных и двухос моделей уплотнения смеси при конструировании формовочных маїш проектировании технологии получения формы.

3. Создан пакет прикладных программ с использованием одноос постановки задачи уплотнения формы (ППП1) для расчета импульс формовочных машин (используется в ЗАО "НИИТАвтопром-НИ позволяющий методом компьютерного моделирования определять ВЛИ) основных конструктивно-технологических характеристик машины процесс формовки, конструировать и оптимизировать формовоч агрегаты.

4. Разработана методика, алгоритм и ППП для ЭВМ и прове; компьютерное моделирование уплотнения формы с моделью (двухос задачи) прессованием со стороны контрлада ("верхним" прессовани прессованием со стороны лада ("нижним" прессованием), комбинированными процессами: импульсным с "верхним" прессование импульсным с "нижним" прессованием.

5. Созданный пакет прикладных профамм (ППП2) для компьютері моделирования импульсного, прессового и комбинированного процеї формообразования (двухосные постановки задач) позволяет:

- получить для каждого конкретного случая (заданных параметров процесса
уплотнения, формовочной машины, геометрической формы и размеров
моделей, свойств применяемой смеси и материалов моделей її опок)
информацию о распределении плотности смеси по любым вертикальным и
горизонтальным сечениям формы и напряжениях, возникающих в процессе
формообразования в смеси и на границах модельной оснастки;

установить, на основании анализа результатов компьютерного моделирования, места и причины вероятного возникновения некачественного уплотнения и наметить пути предупреждения появления таких дефектов;

- усовершенствовать существующий или спроектировать новый формовочный
агрегат, технологический процесс формообразования, выбрать рациональное
расположение моделей на модельной плите, плоскость разъема и т. д.

Реализация результатов работы. Выданы рекомендации по широкому промышленному использованию созданных ППП. Разработанное программное обеспечение применяется в ЗАО "НИИТАвтопром-НИЦ" при решении научных и производственных задач литейного производства в области авто- и тракторостроения.

Апробация работы. Основные положения работы доложены:

1. на международной научно-технической конференции "100 лет Российскому автомобилю" (г. Москва, 1996 год);

2. на XXVI научно-технической конференции ААИ "Автотракторостроение. Промышленность и высшая школа." к 60-летию воссоздания МАМИ (г. Москва, 1999 год);

3. на заседаниях кафедры "Машины и технология литейного производства" МГТУ МАМИ;

4. результаты работы представлены на 4-м съезде литейщиков России (г. Москва, 1999) и на Международной Юбилейной конференции литейщиков, посвященной 70-летию журнала "Литейное производство" (г. Москва, 2000).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6* глав, общих
выводов, списка литературы из /^"наименований и приложений на „?
страницах машинописного текста, ? рисунков, (_ таблиц.