Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Лавров Евгений Валентинович

Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования
<
Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Лавров Евгений Валентинович. Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.08, 05.03.05.- Санкт-Петербург, 2000.- 143 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/1305-7

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ литературных данных, состояние вопроса и постановка задач исследования 11

1.1. Понятие мембран, их физические и технологические особенности 11

1.2. Возможные технологии изготовления мембран 13

1.3. Методы формировки деталей из тонколистовых материалов в жестких инструментальных штампах 15

1.4. Методы формировки деталей из тонколистовых материалов полиуретаном 17

1.5. Особенности применения эластичных сред для штамповки тонколистовых материалов в условиях мелкосерийного производства. 25

1.6. Физико-механические характеристики эластомеров 27

1.7. Расчет параметров напряженно-деформированного состояния заготовки при формировке эластичными средами 41

Выводы и постановка задач исследования 47

2. Расчет параметров деформированного состояния заготовки при осесиметричной формовке тонколистовых материалов эластичными средами 52

2.1. Принятые допущения и постановка задачи 52

2.2. Разработка алгоритма численного решения 59

2.3. Численный эксперимент по оценке параметров деформированного состояния заготовки 61

2.4. Проверка корректности расчетной модели 71

2.4.1. Испытание листового материала и определение характеристик кривой деформационного упрочнения 72

2.4.2. Экспериментальная оснастка и проведение эксперимента по оценке корректности расчетной модели 76

Выводы по главе 79

3. Исследование усилия формоизменения полиуретана в процессах формовки гофрированных мембран из тонколистовых материалов 81

3.1. Планировка и проведение факторного эксперимента по оценке давления формоизменения полиуретана 81

3.2. Экспериментальная оснастка, методика проведения и результаты эксперимента 83

3.3. Статическое моделирование экспериментальных данных 89

Выводы по главе 93

4. Проектирование технологических процессов формовки гофрированных мембран из тонколистовых материалов 95

4.1. Исходные данные для расчета и проектирования 97

4.2. Использование диаграммы предельных деформаций для прогнозирования возможного разрушения заготовки при штамповке . 100

4.3. Расчет усилия технологического оборудования 103

4.4. Определение параметров контейнера эластичного блока 104

4.5. Проектирование технологической оснастки с применением методов трехмерного геометрического моделирования 106

Выводы по главе 108

Общие выводы 115

Литература 118

Приложение! 128

Приложение 2 131

Приложение 3 134

Введение к работе

В условиях современного мелкосерийного машиностроительного и приборостроительного производства эффективны технологические процессы, обеспечивающие высокое качество и низкую себестоимость деталей в условиях сокращенных сроков подготовки производства. Существует большой класс осе-симметричных тонкостенных деталей типа мембран приборов, характеризуемых высокой точностью формы и размеров и относительно малыми размерами в плане. В условиях мелкосерийного производства получение таких деталей связано с рядом трудностей: дорогая технологическая оснастка, большие сроки подготовки производства, недостаточная точность штампуемых деталей, невозможность комбинирования операций и т. д. Поэтому наиболее целесообразно и эффективно получать такие детали методами штамповки с использованием подвижных сред (эластичных, жидкостных и т.п.). Применение в качестве эластичной среды уретановых эластомеров имеет ряд преимуществ по сравнению с другими подвижными средами: способность выдерживать большие давления, высокая прочностная стойкость, маслостойкость, отсутствие контакта заготовки с жидкостью, высокая культура производства. Однако часто на практике эффективность подобных технологий низка и не оптимальна, что в значительной степени связано с отсутствием научно обоснованных методик проектирования. Может происходить разрушение заготовки при штамповке, выбранного усилия технологического оборудования может оказаться недостаточно для осуществления технологической операции. В итоге - при промышленном применении данной прогрессивной технологии происходит срыв производственного процесса, увеличение себестоимости изготовления деталей. Разработка методик проектирования связана с расчетом параметров напряженно-деформированного состояния заготовки, определения давления формоизменения полиуретана. Все это подразумевает решение нелинейных краевых задач механики деформирования оболочек при компьютерном моделировании про-

цесса формовки заготовки, проведение и статистическую обработку эксперимента по оценке давления формоизменения полиуретана при статистическом моделировании.

Поэтому данная диссертационная работа, посвященная разработке научно обоснованных методик проектирования технологического процесса формовки полиуретаном осесимметричных мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования и создание эффективных технологий штамповки, может представлять научный и практический интерес.

Актуальность работы подтверждается также тем, что данная работа получила положительную оценку на конкурсе грантов правительства Санкт-Петербурга, выделяемых на прогрессивные научно-исследовательские разработки молодых ученых в области естественных наук (грант № М98-3.4К-200 от 22 мая 1998 г.).

Цель работы: повышение эффективности технологических процессов формовки полиуретаном осесимметричных мембран из тонколистовых материалов на основе научно обоснованных расчетных методик, позволяющих прогнозировать возможное разрушение заготовки при штамповке и технологическое усилие оборудования.

Научная новизна заключается в следующем,

На основе механики деформируемого твердого тела, нелинейной теории оболочек, теории разностных схем разработана математическая модель формовки осесимметричных мембран подвижными средами, учитывающая взаимодействие заготовки с рельефом жесткого инструмента, контактное трение, деформационное упрочнение материала заготовки.

Разработан и программно реализован дифференциально-разностный алгоритм численного расчета. Данная компьютерная модель позволяет определять параметры НДС точек заготовки и вместе с эксперимен-

тальными диаграммами предельных деформаций прогнозировать возможное разрушение заготовки при формовке.

На основе статистического моделирования результатов эксперимента
по исследованию формоизменения полиуретана, получены эмпириче
ские зависимости, позволяющие рассчитывать дополнительное усилие
формоизменения полиуретана.

Практическая ценность и промышленная реализация работы заключается в следующем.

Разработана научно обоснованная методика проектирования технологического процесса штамповки осесимметричных мембран из тонколистовых материалов, включающая компьютерную оценку параметров НДС заготовки и прогнозирование возможного разрушения заготовки при формовке, определение давления формоизменения заготовки и полиуретана и выбор усилия технологического оборудования.

С применением методов трехмерного геометрического моделирования разработаны типовые конструкции технологической оснастки для заводской реализации процесса.

Результаты работы применены при проектировании заводских технологий ряда промышленных деталей.

Материалы работы использованы в учебном процессе по специальности 120400 "Машины и технология обработки металлов давлением".

Основные научные положения, выносимые на защиту: математическая модель, численной алгоритм и программная реализация нелинейной краевой задачи формовки осесимметричных мембран из тонколистовых материалов;

результаты компьютерного моделирования;

экспериментальная проверка корректности расчетной модели;

результаты и методика статистического моделирования формоизменения полиуретана марки СКУ-6Л при формовке мембран;

методика проектирования технологических процессов формовки осе-симметричных мембран из тонколистовых материалов.

Работа выполнена на кафедре "Машины и технология обработки металлов давлением" Санкт-Петербургского института машиностроения. Научным ко-сультантом работы был д.т.н., проф. СПбГТУ B.C. Мамутов.

Методы формировки деталей из тонколистовых материалов в жестких инструментальных штампах

В настоящее время для листовой штамповки наиболее часто применяются жесткие инструментальные штампы [8,9]. На рис. 1.1 представлена схема жесткого инструментального штампа для вырубки, вытяжки и формовки. При изготовлении деталей такого штампа наибольшей трудоемкостью обладает операция "подгонки" формы пуансона под форму матрицы. Как правило, такая операция осуществляется вручную, занимает много времени и значительно увеличивает стоимость штампа. При большой партии деталей (крупносерийное и массовое производство) это экономически оправдано. Но в условиях мелкосерийного производства значительно увеличивает себестоимость продукции и увеличивает сроки подготовки производства. Кроме того, при штамповке в металлических штампах поверхность поля перед рифтами деформируется, чтобы устранить этот дефект, приходится вводить дополнительную операцию - рихтовку. Также следует отметить, что изготовление деталей из особо тонколистовых материалов (толщиной менее 0.1...0.2 мм) практически невозможно, или требуется значительное усложнение конструкции штампа (применение прецизионных шариковых направляющих и другие).

Отметим основные преимущества и недостатки штамповки гофрированных диафрагм в жестких инструментальных штампах. Основное преимущество - высокая производительность, что очень важно в условиях крупносерийного производства.

В настоящее время в листоштамповочном производстве наряду с инструментальными жесткими штампами применяют штамповку эластичными средами, большей частью полиуретанами. В заводских условиях в штампах с применением эластичных сред освоены операции пробивки отверстий и вырубки деталей (из материалов толщиной до 1.5...2.0 мм), гибки (до 5 мм), вытяжки (до 3 мм), формовки (до 2 мм), отбортовки (до 1.5 мм) [11-30].

Полиуретаном заменяют один из жестких инструментов (пуансон или матрицу). Его в виде эластичной подушки заключают в универсальный контейнер (рис.2, а), либо используют в виде диафрагмы, на которую воздействует жидкость высокого давления (рис.2, б) [11, 18, 19, 22]. Вторая схема нашла большее применение в гидростатических прессах [22] для получения крупногабаритных деталей и деталей из пространственных заготовок.

Особенности данной технологии следующие. Небольшая деформация по-лиуретанового рабочего элемента обуславливает высокую стойкость штампа, приближающуюся к стойкости металлического штампа. Качество деталей, получаемых в штампах с полиуретановой рабочей частью, выше, чем в цельнометаллических штампах, так как поверхность заготовки не получает повреждений. Поэтому в штампах с полиуретановым пуансоном (матрицей) можно изготовлять детали с полированной или декоративной поверхностью. Рельефную формовку производят в зависимости от потребного удельного давления на эксцентриковых, кривошипных, фрикционных, гидравлических и чеканочных прессах.

Материал для рельефной формовки должен обладать хорошими пластическими свойствами, так как образование местных выступов и углублений происходит за счет растяжения, то есть утонения материала. Приближенно предел возможностей деформации материала за одну операцию можно определить по формуле [18]: 15-18% 0.75-S 100-(lrl)/l, где // -длина материала по выбранному сечению формуемого рельефа (по месту наибольшей глубины) после формовки, / - длина того же участка до рельефной формовки; б- относительное удлинение материала, %.

Процесс рельефной штамповки в штампах с полиуретановым рабочим элементом существенно отличается от процесса обработки в металлических штампах. На рис. 1.3 показан процесс штамповки рифтов [18]. При штамповке в металлическом штампе поверхность поля перед рифтами и за ними деформируется, выровнять поверхность можно только чеканящим ударом, удар же создает в детали дополнительные напряжения, ее поводит. Чтобы устранить этот дефект, приходиться вводить дополнительную операцию-рихтовку. В мелкосерийном производстве рихтовку зачастую производят вручную.

В штампе с полиуретановыми рабочими частями вначале происходит прижатие поверхности заготовки к плоскости матрицы, и затем под действием распределенной нагрузки формовка рельефа (в данном случае ребер жесткости). Поле между рифтами ровное, рихтовать детали не надо.

При формовке глухого отверстия (рис. 1.4) часть металла за его пределами испытывает натяжение и входит в полость формуемого отверстия [18]. Полиуретан, давя на металл непосредственно формуемого элемента, растягивает его в радиальном и тангенциальном направлениях - площадь формуемого элемента, занимая объем инструмента, по которому идет формование, становится больше.

Численный эксперимент по оценке параметров деформированного состояния заготовки

Примеры расчета формы прогиба заготовки и параметров деформированного состояния заготовки для случая задания граничных условий по типу I (центральный гофр мембраны) представлены на рис. 2.3-2.6. Расчет производился для латуни Л68 (5=740 МПа, т=0.44) толщиной ho=0.24 мм. Коэффициент кулоновского трения задавался =0.2. На рис.2.3 представлены формы профиля (относительный прогиб z(r)/Lp) заготовки при трех различных значениях максимального относительного прогиба z /Lp=0.2; 0.3; 0.4. Здесь Lp- длина расчетного участка - расстояние от центра до неподвижной точки. Геометрические размеры заготовки взяты следующие: радиус точки защемления - 7.5 мм; радиус очка матрицы - 5 мм; радиус закругления кромки матрицы - 2.5 мм.

Зависимость компонент и интенсивности тензора логарифмических деформаций от лагранжевой координаты го (граничные условия по типу I, z /Lp=0.4) На рис. 2.4 представлены зависимости компонент (соответствие обозначений на рисунках здесь и далее: єт = Ет; eg z EQ; ЄИ = Eh) и интенсивности тензора логарифмических деформаций (et = Е,) от лагранжевой координаты г0 для максимального относительного прогиба Z(/Lp=02. Аналогичные зависимости для относительного прогиба Z(/Lp=03 представлены на рис. 2.5 и для относительного прогиба Z(/LP=QA представлены на рис. 2.6.

Следует отметить, что характер распределения деформаций мало изменяется от величины относительного прогиба, изменяются только величины деформаций. Максимальная величина интенсивности тензора логарифмических деформаций имеет место в центре заготовки, где и можно ожидать разрушения. Толщинная деформация близка по величине и форме к интенсивности деформаций.

Примеры расчета формы прогиба заготовки и параметров деформированного состояния заготовки для случая задания граничных условий по типу II (промежуточный гофр мембраны) представлены на рис. 2.7-2.10. Расчет также производился для латуни Л68 (5=740 МПа, т=0А4, h0=024 мм). Коэффициент кулоновского трения задавался /лтр=02. На рис.2.7 представлены формы профиля (относительный прогиб z(r)/Lp) заготовки при трех различных значениях максимального относительного прогиба Z(/Lp=0.2; 0.3; 0.4. Здесь Lp- длина расчетного участка - расстояние между неподвижными точками. Геометрические размеры заготовки взяты следующие: радиус первого закрепления - 12.5 мм; радиус второго закрепления - 27.5 мм; радиус закругления кромки матрицы -2.5 мм; радиус ближней стенки матрицы -15 мм; радиус дальней стенки 25 мм.

Следует отметить, что максимальная величина интенсивности тензора логарифмических деформаций имеет место на краю расчетного участка, который ближе к центру заготовки, где и можно ожидать разрушения. Толщинная деформация близка по величине и форме к интенсивности деформаций и меридиональной деформации, а величина тангенциальной деформации значительно меньше. Это означает, что кривизна деформируемой заготовки в плоскости ее начального положения слабо влияет на деформированное состояние.

Примеры расчета формы прогиба заготовки и параметров деформированного состояния заготовки для случая задания граничных условий по типу III (крайний гофр мембраны) представлены на рис. 2.11-2.15. Расчет также производился для латуни Л68 (5=740 МПа, т=0Л4, / =0.24 мм). Коэффициент куло-новского трения задавался jump=0.2.

На рис.2.11 представлены формы профиля (относительный прогиб z(r)/Lp) заготовки при трех различных значениях максимального относительного прогиба Z(/Lp=0.2; 0.3; 0.4. Здесь Lp- длина расчетного участка - расстояние между неподвижной точкой и начальным радиусом недеформированной заготовки. Геометрические размеры заготовки взяты следующие: радиус первого закрепления - 12.5 мм; радиус свободной границы - 45 мм; радиус закругления кромки матрицы - 2.5 мм; радиус ближней стенки матрицы - 15 мм; радиус дальней стенки - 25 мм.

Экспериментальная оснастка, методика проведения и результаты эксперимента

Схема экспериментальной оснастки представлена на рис. 3.1 для случая формоизменения круглой в плане заготовки и на рис. 3.2 для случая формоизменения рифтов. Экспериментальная оснастка состоит из плунжера 1, на который передается усилие гидравлического пресса, контейнера 2, в котором находится полиуретановый блок 3, формуемая заготовка 4 и матрица 5. Форма матрицы 5 сделана таким образом, чтобы затруднить деформирование фланцевой части заготовки. В результате практически происходит формовка заготовки, а фланцевая часть защемляется давлением полиуретана.

При испытаниях измерялось усилие пресса Р при заданном погибе заготовки z0. Эксперименты проводились на полиуретане марки СКУ-6Л, наиболее часто используемом в процессах листовой формовки эластичными средами. При этом высота полиуретанового блока изменялась на двух фиксированных уровнях 20 мм и 40 мм для круглой в плане заготовки, 30 мм и 60 мм для рифта. Радиус контейнера RK варьировался на двух уровнях 35 мм и 60 мм для круглой в плане заготовки и 35 мм и 70 мм для рифта. Эксперименты проводились на листовых материалах двух типов: латуни Л68 толщиной /г0=0.3мм с параметрами аппроксимации кривой деформационного упрочнения 5=740 МПа и т=0.44, а также меди марки Ml толщиной ho=0.2 мм с параметрами аппроксимации кривой упрочнения 5=410 МПа и 7W=0.38. радиус отверстия матрицы R3 варьировался на двух уровнях 5 мм и 30 мм, а ширина рифта также варьировалась на двух уровнях: Вз/2=5 мм и Bj/2=20 мм. Относительный прогиб также фиксировался на двух уровнях: 0.2 и 0.6 для круглой заготовки и рифта.

В процессе эксперимента величина относительного прогиба выдерживалась с погрешностью 5...7%. Это осуществлялось следующим образом. С шагом 1/20 максимального усилия задавалось усилие гидравлического пресса. Затем заготовка вынималась, и замерялся прогиб для каждого конкретного усилия. После этого строилась зависимость прогиба от усилия, и задавалось фиксированное усилие, соответствующее необходимому прогибу. Далее для каждого набора параметров (независимых факторов) определялось усилие гидравлического пресса Р. Затем определялось эквивалентное давление/? (3.1-3.3), из которого вычиталась величина , вычисленная теоретически. И таким образом находилась величинаре.

Уровень варьирования параметра х5 в дробном факторном эксперименте определялся генератором реплики: xs=xj-X2. Длина рифта задавалась соотношением: LP=2RK (рис. 3.2), чтобы края рифта не влияли на результаты эксперимента. В каждой точке плана осуществлялось по четыре повторения. Результаты эксперимента представлены в табл.3.1 для круглой в плане заготовки и в табл.3.2 для рифтов.

Здесь приняты также нормирующие величины: рт= 10 МПа; Вт=20 мм. Результаты экспериментов, приведенные в табл. 3.1 и 3.2, были пересчитаны для безразмерных параметров в соответствие с соотношениями (3.4, 3.5) и представлены в табл. 3.3 и 3.4. Данные табл. 3.3 и 3.4 являются исходными для статистического моделирования (регрессионного анализа).

Один и тот же набор экспериментальных данных (табл. 3.3, 3.4) можно аппроксимировать разными функциональными зависимостями y=y(rji), /-1, 2, ... , 5. Важным является вопрос, как выбрать вид зависимости. В качестве критериев, позволяющих сделать этот выбор, можно использовать в отдельности или в сочетании следующие: наименьшее число коэффициентов, совместимое с разумной ошибкой аппроксимации данных; простейшая форма, совместимая с разумной ошибкой аппроксимации данных; минимальный функционал ошибок, представляющий собой сумму квадратов отклонений опытных значений отклика от значений, предсказываемых моделью.

Данная зависимость обладает следующими преимуществами по сравнению с другими зависимостями: компактность выражения; дополнительная устойчивость аппроксимации за счет наличия точки у(0,0 ..., 0)=0 при положительных степенях ао, ah ..., ат; при аппроксимации достаточно небольшого количества точек, равного т+1; при аппроксимации просто определить малую значимость соответствующего фактора Xj по близости к нулю соответствующего коэффициента ц.

Для нахождения (оценки) коэффициентов модели dj,j=l, 2, ..., т используется метод наименьших квадратов, обеспечивающий согласно математической статистике наиболее вероятное значение этих параметров. Для того, чтобы воспользоваться аппаратом линейной алгебры осуществляется преобразование переменных, как это показано ниже.

Данные зависимости могут быть использованы в практике технологических и оценочных расчетов формовки особо тонколистового материала полиуретаном СКУ-6Л. 1. Давление, необходимое для формоизменения полиуретана СКУ-6Л при формовке гофрированных мембран может достигать 2.5...5 МПа и соизмеримо с давлением, необходимым для формоизменения тонколистовой заготовки. -94 2. На основе анализа экспериментальных данных выявлены параметры, влияющие на дополнительное давление формоизменения полиуретана: марка полиуретана; трение между полиуретаном и стенками контейнера, плунжером и самой заготовкой; давление, при котором осуществляется формоизменение; прогиб заготовки, определяющий степень формоизменения полиуретана; геометрия по-лиуретанового блока - его диаметр, высота, размеры формуемой заготовки, а также форма заготовки. 3. Спроектирована опытная оснастка, спланирован и проведен по факторному плану эксперимент по оценке влияния факторов процесса на величину дополнительного давления формоизменения полиуретана марки СКУ-6Л. 4. Методами статистического моделирования процесса формовки тонколистовых материалов полиуретаном для двух наиболее характерных форм рельефа получены регрессионные зависимости, позволяющие определять давление формоизменения полиуретана от комплекса безразмерных параметров, описывающих процесс формоизменения.

Использование диаграммы предельных деформаций для прогнозирования возможного разрушения заготовки при штамповке

Штампуемость листового металла определяется его свойствами: показателем деформационного упрочнения; коэффициентом нормальной анизотропии; неоднородностью химического состава; качеством поверхности; разно-толщинностью и рядом других свойств. Допустимое формоизменение определяется штампуемостью листового металла, а также характеристиками НДС точек заготовки, характером трения, формой заготовки, качеством промежуточной и исходной термической обработки, путями деформирования точек заготовки, а также еще рядом других параметров. Существует достаточно много методик оценки допустимого формоизменения заготовки. В данной работе для этой цели используется диаграмма предельных деформаций (ДПД), взятая в виде, описанном в работе [99].

Диаграмма предельных деформаций отражает критические степени деформаций точек листовой заготовки при пластическом деформировании, когда происходит локализация или разрушение и строится в координатах, определяемых главными деформациями: Єт(Єо), как это показано на рис. 4.4. Зависимость 6 (6 характеризует разрушение заготовки, получается из экспериментальных испытаний и является справочной характеристикой. Для многих листовых материалов такие экспериментальные зависимости или аналогичные, которые могут быть приведены к зависимостям типа sjip(s представлены в ряде работ, например в работах [99, 100, 101, 102, 103]. Касаясь области деформаций Єт,Е в которых используется диаграмма тР(Єв} следует отметить, что по результатам анализа деформирования характерных участков заготовки при формоизменении гофрированной мембраны (анализ приведен в главе 2) для участков по типу I и II величина тангенциальной деформации є в находится в пределах єт Є0 О. Поэтому можно пользоваться только правой ветвью ДПД.

При изготовлении гофрированной мембраны из бериллиевой бронзы Бр.Б2 с учетом характера эксплуатации детали можно допустить деформации по границам зон II - III: Т](є є [0.7...0.8]. Этот диапазон нельзя превысить при формовке детали "гофрированная мембрана". Как видно из рис. 4.5, на котором приведена ДПД для материала Бр.Б2 и пути деформирования точек заготовки, данное условие выполняется. Поэтому деталь можно изготовить за один переход без промежуточной термической обработки.

Как показано в главе 3, давление/?, необходимое для осуществления технологической операции складывается из двух составляющих - давления, определяемого сопротивлением пластическому деформированию заготовки р3, и давлению, определяемому формоизменением полиуретана/?е(3.1): Р=Рз+Ре Величина р3 определяется расчетным методом при помощи компьютерной модели формоизменения гофрированных мембран, описанной в главе 2. Для определения величиныре используем соотношения (3.9) и (3.10).

Расчет процесса формовки листовой заготовки с параметрами материала заготовки и геометрией матрицы, представленных в параграфе 4.1, осуществлялся на ЭВМ для двух участков заготовки - центрального с граничными условиями по типу I и крайнего с граничными условиями по типу III. При расчете давление последовательно увеличивалось с шагом 1 МПа до момента полного заполнения рельефа матрицы.

В технологических схемах штамповки полиуретаном наиболее часто используется универсальный контейнер, в рабочую полость которого запрессована полиуретановая подушка . При запрессовке полиуретанового блока между ним и дном контейнера устанавливается металлическая прокладка, которая служит для выпрессовки полиуретана в случае выхода блока из строя.

При проектировании технологической оснастки для изготовления детали "гофрированная мембрана" методом штамповки полиуретаном использованы современные принципы и сочетание каркасного и твердотельного трехмерного геометрического моделирования. Аппарат твердотельного моделирования системы КЗ значительно автоматизирует работу конструктора на этапе эскизного концептуального проектирования. Система позволяет конструктору вести эскизное проектирование, не проставляя все размеры сразу, а лишь заботясь о топологии детали. Это значительно облегчает получение сборочного чертежа детали. Как показано ниже, данная система особенно эффективна для проектирования технологической оснастки для штамповки осесимметричных деталей.

Процесс создания геометрической модели штампа начинается с построения опорного тела. Исходным (опорным телом) является осесимметричная деталь из листового материала, определяемая чертежом детали. Образующая детали, взятая по ее чертежу, сделанному при помощи чертежно-конструкторского редактора комплекса автоматизированных систем конструк-торско-технологического проектирования "Компас", конвертируется в систему КЗ.

Похожие диссертации на Разработка технологий штамповки полиуретаном мембран из тонколистовых материалов на основе компьютерного и статистического моделирования