Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние процессов штам повки днищ 8
1.1 Процессы получения днищ методами листовой штамповки 8
1.2 Особенности вытяжки с жестко-эластичным подпором 14
1.3 Особенности применения штампов с полиуретаном 20
1.4 Математическое моделирование процессов обработки металлов давлением (ОМД) 25
1.5 Использование СALS-технологий в производстве 31
1.6 Автоматизированные системы в листоштамповочном производстве 33
ГЛАВА 2. Методика исследований 43
2.1 Общая характеристика работы 43
2.2 Характеристики применяемых материалов 46
2.2.1 Характеристика хромникельтитановой стали 12Х18Н10Т 46
2.2.2 Характеристика сплава АМгб 50
2.2.3 Полиуретаны СКУ-7Л, СКУ-ПФЛ 53
2.3 Методы экспериментальных исследований и механических испыта- ний, применяемые приборы и оборудование 54
2.4 Программное обеспечение 55
ГЛАВА 3. Исследование напряженно-деформированного состояния в заготовке и в по-лиуретановой матрице при штамповке полусферических днищ 58
3.1 Подготовка моделей к расчету 60
3.2 Изучение напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе штамповки 69
3.2.1 Изучение распределения напряжений в заготовке при вытяжке полусферических днищиз12Х18Н10Т 71
3.2.2 Изучение распределения напряжений в заготовке при вытяжке полусферических днищ из сплава АМгб 77
3.3 Изучение влияния на напряженно-деформированное состояние поли- уретановой матрицы параметров технологического процесса 82
3.3.1 Исследование зависимости осевых напряжений и деформаций в по-лиуретановой матрице от ее диаметра 83
3.3.2 Исследование зависимости осевых напряжений и деформаций в по-лиуретановой матрице от ее высоты 89
3.3.3 Исследование зависимости осевых напряжений и деформаций в по-лиуретановой матрице от радиуса пуансона 93
3.3.4 Исследование зависимости напряжений и деформаций в полиурета-новой матрице от коэффициента трения 96
3.3.5 Исследование напряженно-деформированного состояния матрицы в зависимости от глубины вытяжки 99
3.3.6 Исследование напряженно-деформированного состояния матрицы в зависимости от толщины штампуемого материала 102
3.3.7 Исследование напряженно-деформированного состояния матрицы в зависимости от марки штампуемого материала 104
3.4 Исследование влияния габаритов полиуретановой матрицы на макси мальные радиальные напряжения в заготовке 106
3.4.1 Исследование зависимости максимальных радиальных напряжений в готовом изделии от высоты полиуретановой матрицы 107
3.4.2 Исследование зависимости максимальных радиальных напряжений в готовом изделии от диаметра полиуретановой матрицы 109
ГЛАВА 4. Разработка автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП) штамповки днищ 115
4.1 Создание функциональной и информационной моделей АСТПП 117
4.2 Разработка автоматизированного классификатора днищ 125
4.3 Создание параметрической модели днища средствами твердотельного моделирования 4.4 Автоматизация расчета раскроя листового материала 132
4.5 Создание автоматизированной подсиситемы проектирования технологического процесса штамповки полусферических и эллиптических днищ 134
4.6 Автоматизированное проектирование штамповой оснастки 138
4.7 Разработка подсистемы «Маршрутная карта» 140
Выводы 148
Общие выводы 150
Библиографический список 152
Приложение
- Особенности применения штампов с полиуретаном
- Характеристики применяемых материалов
- Изучение напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе штамповки
- Автоматизация расчета раскроя листового материала
Введение к работе
Актуальность работы.
В изделиях современной техники широкое применение имеют емкости высокого давления. Характер их работы предусматривает повышенное внимание к уровню остаточных напряжений в материале деталей, входящих в их состав. В качестве обязательного элемента емкостей высокого давления (автоклавов, резервуаров для хранения топлива и газа, огнетушителей и т.д.) входят полусферические днища, которые, как правило, изготавливают методами листовой штамповки. Наиболее часто в качестве материала емкостей высокого давления используются сталь 12Х18Н10Т и сплав АМгб, которые отличаются высокой коррозионной стойкостью, высокими прочностными характеристиками. Однако эти материалы весьма склонны к наклепу,
В условиях мелкосерийного и опытного производства основным методом получения полусферических днищ является штамповка в полиуретановую матрицу, которая по сравнению с металлическими матрицами позволяет снижать уровень остаточных напряжений в материале штамповок. Однако отсутствует опыт возможности управления НДС в заготовке в процессе штамповки. Получение функциональных зависимостей, позволяющих установить взаимосвязь параметров процесса с уровнем НДС в деформируемой заготовке является актуальной задачей. Цель.
Математическое моделирование и оценка возможности управления напряженным состоянием заготовки при штамповке полусферических днищ толщиной до 3 мм и диаметром до 1000 мм для получения деталей с заданным уровнем напряженного состояния и автоматизация технологической подготовки производства.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
Анализ влияния параметров полиуретановой матрицы на напряженно-деформированное состояние (НДС) заготовки при штамповке полусферических днищ.
Проведение математических экспериментов вытяжки полусферических днищ из сплава АМгбМ и стали 12Х18Н10Т в штампах с эластичной матрицей-подушкой.
Исследование зависимости НДС полиуретановой матрицы от ее габаритов, радиуса и глубины внедрения пуансона, толщины и прочностных характеристик заготовки.
4. Исследование влияния величины радиального подпора со стороны эластичной матрицы на НДС заготовки.
5. Усовершенствование технологического процесса вытяжки
полусферических днищ в штампах с полиуретановой матрицей,
Разработка системы классификации днищ, позволяющей по конструктивно-геометрическим характеристикам детали однозначно ее идентифицировать.
Создание автоматизированной системы технологической подготовки процессов штамповки днищ.
Научная новизна.
Получены зависимости распределения радиальных, тангенциальных и нормальных напряжений в заготовках из стали 12Х18Н10Т и АМгб при штамповке днищ в инструментальных штампах от глубины вытяжки.
Установлена функциональная зависимость влияния подпора со стороны полиуретановой матрицы на напряженное состояние заготовки при вытяжке в штампах с эластичной средой.
Установлены зависимости влияния основных параметров технологического процесса на НДС полиуретановой матрицы.
Разработана система классификации деталей типа днищ, построенная на представлении детали как совокупности кодов ее элементарных составляющих.
7 Практическая значимость.
-Разработана методика управления НДС заготовки при штамповке полусферических днищ из стали I2X18H10T и сплава АМгб в полиуретановую матрицу, позволяющая получать детали с заданным уровнем свойств.
Разработаны электронные параметрические модели штамповой оснастки для вытяжки днищ в инструментальных и в штампах с эластичной средой.
Создана автоматизированная система технологической подготовки производства днищ, позволяющая классифицировать и кодировать днища, проектировать технологическую схему процесса штамповки, проектировать вытяжные штампы как с металлической, так и с полиуретанов ой матрицей, осуществлять расчет раскроя материала и учитывать отходы.
Достоверность. Достоверность результатов исследований подтверждается применением апробированных методов испытаний и исследований, хорошей сходимостью результатов, полученных как в физических, так и в математических экспериментов.
Апробация работы. Основные положения работы обсуждены на всероссийских научно-технических конференциях «Новые материалы и технологии» в 2000 и 2002 гг., Первой всероссийской научно-практической конференции "Применение ИПИ-технологиЙ в производстве" в 2003 г., на всероссийских молодежных научных конференциях «Гагаринские чтения» в 2000 - 2004 гг. Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 5 статьях. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 4 глав, основных выводов и списка использованной литературы. Работа изложена на 195 страницах машинописного текста, содержит 92 рисунка, 11 таблиц и 2 приложения.
Автор выражает искреннюю благодарность коллективу кафедры «Технология обработки металлов давлением» им, проф. А.И. Колпашникова «МАТИ» -РГТУ за поддержку и помощь в написании диссертации.
Особенности применения штампов с полиуретаном
В сравнении с изготовлением специальных жестких штампов технология изготовления штампов с полиуретаном не требует высококвалифицированных специалистов, может быть унифицирована и изготовляться поточным методом. При правильной унификации штампов с полиуретаном можно достичь наличия нормализованных деталей до 80—85% (исключая формообразующие детали: копиры-пуансоны, формообразующие пуансоны, выталкиватели и прижимы), в то время как коэффициент унификации деталей вытяжных инструментальных штампов составляет 20 - 40% [3, 4]. Универсальность штамповой оснастки с полиуретаном в качестве рабочих частей штампов дает возможность на одном комбинированном блоке изготовлять сотни наименований деталей различной конфигурации, а также снизить вспомогательные площади для хранения штампов.
В мелкосерийном производстве для штамповки невысоких деталей типа днищ из пластичных материалов применяется вытяжка эластичной матрицей по жесткому пуансону без прижима, а для относительно глубоких деталей типа днищ - вытяжка по жесткому пуансону с прижимом [8]. Конструкция штампа должна обеспечить максимальную стойкость полиуретановой подушки, наилучшие условия деформации заготовки, минимальную энергоемкость процесса, его безопасность. Опытным путем установлено, что стойкость полиуретановой матрицы при деформации свыше 30%» резко падает [3]. Имели место попытки изучения распределения напряженно-деформированного состояния (НДС) в полиуретановой подушке при гибке [6] и вытяжке конических и коробчатых деталей гидроэластичной средой [12]. Однако они носили либо эмпирический характер, либо расчетный с большим количеством допущений, что не позволяет использовать эти данные для разработки научно обоснованных технологических процессов. Для оптимизации листоштамповочных процессов требуется проведение комплексных исследований, которые позволят получить количественные результаты по распределению НДС полиуретановой матрице при вытяжке днищ в зависимости от параметров технологического процесса. Формализация зависимости НДС полиуретановой матрицы в процессе вытяжки позволит не только управлять напряженным состоянием заготовки, но и существенно повысить стойкость инструмента.
Исследование влияния внешнего трения на штамповку днищ были проведены Э. Л. Мельниковым [1]. Особенность вытяжки полиуретановой матрицей заключается в том, что полиуретан в процессе вытяжки создает сильное гидростатическое давление, которое прижимает заготовку к пуансону и препятствует ее утонению и осевому растяжению. При вытяжке днищ в полиуретановую матрицу, в связи с одновременным перемещением поверхности матрицы и заготовки, вредное влияние трения между заготовкой и полиуретаном не появляется. Гидростатическое давление со стороны полиуретановой матрицы по всей поверхности заготовки распределяется равномерно, и вследствие этого возникает полезная сила трения между пуансоном и заготовкой. Благодаря этим особенностям удается за одну операцию увеличить предельную степень деформации по сравнению с обычным способом вытяжки [3]. При вытяжке днищ рекомендуется смазывать поверхность заготовки, обращенную в сторону металлической рабочей части. Наличие здесь смазки способствует снижению главных меридиональных напряжений в опасном сечении на 11 - 19% [1]. В качестве смазки обычно используют индустриальное масло и графит. Поверхность заготовки, обращенная в сторону полиуретановой подушки и сама подушка должны быть чистыми и сухими [8]. Отсутствие смазки на этой поверхности приводит к увеличению значений меридиональных растягивающих напряжений, при этом тангенциальные напряжения снижаются. Это в свою очередь способствует исключению гофрообразования при вытяжке днищ в штампах с эластичной средой [1].
Для предотвращения утонения материала днища в процессе вытяжки необходимо обеспечить свободное поступление металла в опасную зону. Для этого в конструкции штампа обеспечивают зазор z между прижимом и матрицей, величина которого определяется из условия:
По данным исследований А. Д. Комарова [7], в случае применения матрицы высотой, превышающей глубину внедрения пуансона менее чем вдвое, в месте обрыва линии контакта пуансона и матричного блока возникают значительные напряжения сдвига, приводящие к быстрому разрушению полиуретана. Влияние габаритов полиуретановой подушки на ее нагружение до сих пор проанализировано не было. Полиуретановую подушку запрессовывают в металлический контейнер. Напряженно-деформированное состояние контейнера в процессе вытяжки изучено В. А. Ходыревым [3, 4]. В работе [12] приведены результаты исследований влияния цикличности нагружения полиуретановой матрицы на ее твердость, изучен механизм образования гофров при штамповке эластичной средой. В работе нет данных о наиболее распространенных в штамповочном производстве марках полиуретанов, В работе В. И. Смирнова [6] определялась величина радиального подпора, обеспечивающая гибку листов из волокнисто-композиционных материалов (ВКМ), было показано положительное влияние радиального воздействия полиуретановой матрицы на очаг деформации при гибке листов из ВКМ. А именно, с ростом радиального подпора сужалась область действия растягивающих напряжений и снижалась их величина, В. И. Смирновым было исследовано качественное изменение напряженно-деформированного состояния контактного слоя полиуретановой матрицы при гибке листов из ВКМ в зависимости от радиуса пуансона и угла гибки. Количественные зависимости в работе, к сожалению, не приведены.
В работе [12] исследован процесс вытяжки конических и цилиндрических деталей с применением эластичной и гидроэластичной сред, здесь основное внимание уделяется напряженно-деформированному состоянию заготовки. При штамповке тонкостенного днища моменты равновесия днища считают незначительными. Это связано с тем, что при формообразовании в заготовке возникают только нормальные напряжения (рис. 1.8). qi, qn - компоненты внешней поверхностной силы, приходящейся на единицу площади срединной поверхности, действующие в направлении касательной к линии oti и нормали к днищу в рассматриваемой точке.
Приведенные зависимости учитывают только упругие характеристики материала и не учитывают влияние смазки на напряжения в элементе днища, а также величину подпора со стороны полиуретановой матрицы.
Возможность управления процессом вытяжки изделий в полиуретановой матрице во многом определяется знанием зависимостей поведения эластичной
Характеристики применяемых материалов
Сталь 12X1SH10T является хромоникельтитановой коррозионно-стойкой сталью. Хромоникельтитановые стали получили наиболее широкое распространение в машиностроении, в сварных и не сварных деталях самолетов, двигателях, агрегатостроении, работающих при температурах до 800С. Введение достаточного количества никеля в хромистую сталь делает ее аустенитной, что обеспечивает лучшие механические свойства, меньшую склонность к росту зерна, а также повышает ее коррозионную стойкость. Аустенитные нержавеющие стали применяют очень широко не только из-за высоких антикоррозионных свойств, ио и благодаря высоким технологическим и механическим свой После термообработки и полировки сталь вполне устойчива против коррозии в атмосферных условиях, устойчива против окисления на воздухе при температурах до 900С. Термическая обработка стали I2X18H10T заключается в закалке в воде с 1050-1100С и быстром охлаждении на воздухе или в воде. Для полуфабрикатов и деталей на заводах-потребителях рекомендуемой термической обработкой является закалка с lOOOdhlO С, охлаждение на воздухе (для деталей толщиной до 6 мм) или в воде (для деталей толщиной более 6 мм).
В результате закалки твердость этих сталей не повышается, а снижается, поэтому для аустенитных нержавеющих сталей закалка является смягчающей термической операцией. Механические свойства аустенитных нержавеющих сталей в закаленном (смягченном) состоянии характеризуются низким значением предела текучести, невысокой прочностью и очень высокой пластичностью.
Радикальный способ упрочнения аустенитных сталей - холодный наклеп; придеформации порядка 80-90% предел текучести достигает 980-1170 МПа, а предел прочности 1170-1370 МПа при сохранении достаточно высокой пластичности. На рисунке 2.1 показаны кривые выносливости, на рисунке 2.2 — кривые длительной прочности стали 12X18HI0T при различных температурах. На рисунке 2.3 представлены зависимости толщинных деформаций в заготовке, возникающих при вытяжке днищ, от интенсивности сил внешнего трения на пуансоне [1].
Рис. 2.1 Кривые выносливости стали 12Х18Н10Т при комнатной температуре (испытание при изгибе в одной плоскости образцов толщиной 1,5мм): 1-образцы не свариваемые; 2-образцы, свариваемые аргонно-дуговой сваркой [1]
Сталь 12Х18Н10Т немагнитна. Обрабатываемость резанием не выше 40%; из-за быстрого наклепывания обрабатывается резанием по специальной технологии. Сталь обладает высокой жаростойкостью, устойчива против окисления на воздухе и в среде продуктов сгорания топлива при температурах до 800С. 10 Рис. 2.3. Изменение толщинных деформаций сжатия при вытяжке днищ из стали 12Х18Н10Т: 1-е использованием противодавления эластичной среды; 2 - пуансон тщательно обезжирен; 3 - пуансон смазан
Сплав АМгб относится к деформируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой. В таблице 2.3 представлен химический состав алюминиевого сплава АМгб. АМгб относится к системе Al-Mg и является наиболее высокопрочным сплавом группы магналиев. Магний существенно упрочняет алюминий. Каждый процент Mg по массе повышает прочность А1 на 30 МПа. Сплавы системы Al-Mg сочетают удовлетворительную прочность, высокую пластичность, хорошую коррозионную стойкость и свариваемость. Рїх применяют в тех случаях, когда требуется высокая пластичность, в том числе для изделий, получаемых глубокой штамповкой. Не считая повышения коррозионного сопротивления, магний уменьшает плотность алюминиевого сплава и повышает прочность, снижая его пластичность.
Сплав АМгб является наиболее прочным из термически неупрочняемых сплавов (сБ=360МПа, 5=10%), плотность р=2640 кг/м3. Недостаток сплавов системы Al-Mg - относительно низкий предел текучести. Чтобы его повысить для сплава АМгб применяют нагартовку на 20-30% [12]. Для устранения неравновесной структуры, которая приводит к появлению нежелательных свойств (понижение пластичности), применяют гомогенизационный отжиг слитков и рекристаллизациейный отжиг деформированных изделий. На практике температура рекристаллизационного отжига колеблется в интервале 300-500С при выдержке от 0,5 до 2 часов. В отожженном состоянии листы
Изучение напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе штамповки
Для деталей, работающих в сложных эксплуатационных условиях, важной характеристикой является напряженное состояние материала. Известно, что использование эластичной среды в качестве формообразующего инструмента благоприятно влияет на напряженное состояние металла. Однако, актуальной задачей является получение количественных данных об изменении напряженного состояния заготовки при переходе со схемы штамповки в инструментальных штампах на вытяжку в сплошную полиуретановую матрицу. Для получения количественных данных о влиянии подпора со стороны полиуретановой матрицы на заготовку проведены сравнительные расчеты процессов штамповки в металлическую иполиуретановую матрицы. Для исследования НДС заготовки при вытяжкесозданы математические модели, базовые параметры моделируемогопроцесса рассчитаны по стандартным методикам [41, 48, 54] и представленыв таблицах 3.1 и 3,2.
В работе исследовалось напряженное состояние заготовки при штамповке полусферических днищ в инструментальном штампе и штампе с эластичной средой. Данные снимались по длине заготовки на границах с пуансоном и прижимом, с матрицей и по средней линии при глубине внедрения пуансона 30 мм и 50 мм. Заготовка разбивалась по длине на 200 элементов. Нумерация элементов шла от точки, находящейся на оси симметрии, к периферии. На рисунке 3.9 представлено распределение радиальных ас, тангенциальных со и нормальных ап напряжений в заготовке для глубины вытяжки 30 мм, на рисунке 3.10 — для глубины вытяжки 50 мм при вытяжке полусферических днищ в инструментальном штампе. Как видно из рисунков, в зоне под прижимом за счет «излишков» металла возникают тангенциальные сжимающие напряжения, которые мешают металлу течь в радиальном направлении, тем самым, снижая уровень растягивающих напряжений. Резкий переход от напряжений сжатия к растяжению наблюдается на выходе металла из-под прижима. Уровень растягивающих напряжений в заготовке увеличивается с ростом глубины вытяжки и достигает своего максимума на конечной стадии вытяжки. Изучение характера кривых радиальных и тангенциальных напряжений показывает, что в центральной зоне заготовки формируется и по мере прохождения пластической деформации растет зона максимальных растягивающих тангенциальных и радиальных напряжений, значения которых близки по величине друг другу. Это означает, что в центральной зоне заготовки формируется область, где отсутствует пластическая деформация. Данная зона представляет собой часть сформированной геометрии днища. Область, в которой тангенциальные напряжения меняют свой знак, характерна для очага деформации, не контактирующего с оснасткой. В направлении от этой зоны к периферийной части заготовки тангенциальные напряжения являются сжимающими.
Легко оценить зону пластической деформации, для которой разница между тангенциальными и радиальными напряжениями должна составлять величину предела текучести. Как видно из рисунков, по мере увеличения глубины вытяжки растет кривизна зоны перехода тангенциальных напряжений от сжатия к растяжению. С ростом глубины вытяжки увеличивается значение максимальных тангенциальных и радиальных напряжений, что говорит о росте нагартовки заготовки.
Математическое моделирование вытяжки полусферических днищ из стали 12Х18Н10Т в инструментальных штампах позволило формализовать зависимости радиальных аг, тангенциальных ао и нормальных оп напряжений сжатия и растяжения в заготовке от глубины вытяжки. Эти зависимости дают возможность оценить на любом этапе процесса штамповки днищ уровень возникающих в них напряжений и тем самым определить риск разрушения заготовки. Поскольку графики зависимостей имеют сложную форму, аппроксимация проводилась отдельно по участкам сжатия и растяжения в зависимости от глубины вытяжки х. днище, даже не имея дефектов, не сможет работать в сложных эксплуатационных условиях, испытывая давление рабочей среды. Для снятия этих напряжений необходима дальнейшая термообработка изделия или переход на другую, более благоприятную для напряженного состояния заготовки схему вытяжки. Такой схемой вытяжки является штамповка полусферических днищ в сплошную полиуретановую матрицу.
Для количественной оценки снижения растягивающих напряжений в детали при переходе на предлагаемую схему технологического процесса создана математическая модель вытяжки полусферического днища в штампе с эластичной матрицей. Данные снимались при глубине вытяжки 50 мм, т.к. здесь напряжения достигают максимальных значений. Заготовка в модели разбивалась также на 200 элементов по длине. За нулевую точку принята точка на пересечении оси симметрии заготовки и поверхности, контактирующей с полиуретановой матрицей, где и снимались значения напряжений. При штамповке по данной схеме наблюдалось изменение картины распределения напряжений в заготовке (рис. 3.11).
Автоматизация расчета раскроя листового материала
Подсистема разрабатывалась на основе СУБД Access. Работа пользователя с подсистемой осуществляется в диалоговом режиме. Так как одним из основных требований, предъявляемых к АСТПП, определена возможность проектирования ТП по групповой технологии, по процессу-аналогу или создание нового технологического процесса в режиме диалога, то на первом этапе работы с подсистемой необходимо выбрать способ разработки ТП (рис. 4.13). При выборе пользователем пунктов "Разработка по процессу-аналогу" или "Разработка по типовому процессу" из таблиц "ТП" и "Mainl" (или "Маіп2" в зависимости от типа днища) подгружается список заложенных в технологическую базу данных соответственно рабочих либо типовых ТП, соответствующих коду днища. Связь между кодом днища и технологическим процессом осуществляется с помощью таблицы "Connect".
Подсистема проектирования технологических процессов штамповки днищ может работать как совместно с другими блоками АСТПП, так и автономно. В первом случае исходные данные для проектирования берутся из классификатора днищ, в случае автономной работы - вводятся пользователем (рис. 4.14).
Список ТП; Список типовых ТП:Выбор способа разработки технологического процесса-Выбор ТП Разработка в режиме диалога j Разработка по процессу-аналогу Разработка по типовому процессуОК данных о материалах 136 Так как одним из главных требований к АСТПП является возможность проектирования вытяжки не только в штампах с эластичной средой, но и в инструментальных штампах, в случае создания нового технологического процесса определяется схема вытяжки. Для этого рассчитывается относительная толщина заготовки So, результаты расчета сохраняются в таблице "Main":So=Aioo, (4.1) изгде S - толщина листа, мм;D3 — диаметр заготовки, мм.
Относительная толщина заготовки является главным критерием выбора схемывытяжки днищ в инструментальных штампах. В АСТПП заложена методикавыбора схемы штамповки в инструментальных штампах, принятая наотечественных предприятиях [35, 36]. Вытяжка в штампах с эластичной средой применяется для днищ толщиной от 0,2 до 3 мм. За один переход можно получить днища с коэффициентом вытяжки свыше 0,5 [8]. АСТПП может предложить пользователю на выбор несколько схем: штамповка в полиуретане или в инструментальном штампе. Окончательный выбор схемы штамповки днищ остается за пользователем. После определения схемы вытяжки АСТПП рассчитывает параметры технологического процесса: коэффициент вытяжки, припуск на обрезку, усилие вытяжки, усилие прижима, усилие выталкивателя, давление прижима. Эти данные сохраняются в таблице "Геометрия" и "Mainl". Результаты расчета параметров ТП представлены на рисунке 4.16. Для проектирования ТП штамповки днищ в инструментальных штампах в систему заложены стандартные методики расчета параметров ТП [8, 35, 36]. В случае проектирования ТП штамповки в штампах с эластичной средой для расчета силовых параметров процесса и габаритов полиуретановой матрицы в АСТПП используются результаты исследований, представленных в третьей главе. В случае штамповки в эластичную матрицу удельное давление прижима рассчитывается по формуле: =(0,01..0,0. (4.2) Удельное давление вытяжки qB при штамповке в эластичную среду зависит от свойств материала и толщины листа. Для алюминиевых сплавов qB = 30...50 МПа, для нержавеющих сталей qB= 90...120 МПа Результаты проектирования технологических процессов штамповки днищ, полученные при работе подсистемы, а также результаты математического моделирования процесса вытяжки: размеры полиуретановой матрицы, величина напряжений, возникающих в матрице-подушке, служат входными данными для подсистемы проектирования штамповой оснастки.
Выбор схемы штамповки днища определяет вид штампа. В АСТПП заложены типовые штампы различных видов, применяемые при вытяжке полусферических и эллиптических днищ. В зависимости от схемы штамповки подключается подпрограмма, рассчитывающая элементы рабочего штампа (матрицу, пуансон, прижим, выталкиватель) по соответствующему типовому. В подсистеме заложена как стандартная методика расчета штампов [8, 35, 36], так и результаты математических экспериментов, проведенных на предыдущем этапе работы. Формулы для расчета габаритов полиуретановой матрицы, полученные путем анализа результатов математического моделирования, приведены в третьей главе. Результаты расчета сохраняются в таблице "Stamp". Форма с результатами расчета штампа представлена на рисунке 4.17 (в данном случае пользователем была выбрана штамповка в инструментальном штампе). При выборе на форме закладок "Матрица", "Пуансон", "Выталкиватель", "Прижим", "Упор" открываются формы, содержащие результаты расчета этих элементов. Для удобства работы с подсистемой на каждой форме представлен параметрический чертеж элемента штамповой оснастки.
На следующем этапе идет построение твердотельной модели штамповой оснастки. Результаты расчета элементов штамповой оснастки передаются из таблицы "Stamp" в файл, содержащий прототип этого штампа. Все параметрические прототипы штамповой оснастки, заложенные в АСТПП, -сборка и деталировка, были предварительно созданы в SolidWorks. Параметрические модели прототипа перестраиваются по полученным из АСТПП размерам. Пример построения модели матрицы представлен на рисунке 4.18.
Рис. 4.18. Модель матрицы: а) эскиз; б) твердотельная модельИз твердотельных моделей пуансона, матрицы, прижима и выталкивателяформируется сборка вытяжного штампа (рис. 4.19).Рис. 4. 19. Создание сборки вытяжного штампа На основе модели сборки подсистема автоматически строит сборочный чертеж, деталировку, предусмотрена возможность автоматизированного заполнения спецификации. Пользователь имеет возможность в любой момент скорректировать твердотельные модели и чертежи.
На следующем этапе создания автоматизированной системы технологии подготовки производства осуществлялась разработка подсистемы, предназначенной для создания технологической документации процесса.
Структура базы данных, обеспечивающей хранение типовых и накапливающихся по мере использования системы рабочих ТП, обусловлена двумя факторами. Во-первых, в процессе работы с системой технологический процесс должен быть представлен в виде маршрутной карты, поэтому строение технологической базы данных определяется информацией, содержащейся в этой карте. Во-вторых, необходимо учитывать, что система должна располагать технологическим словарем. Технологический словарь представляет собой набор ключевых слов, из которых складывается наименование и содержание операций, перечисляется необходимые инструменты, оборудование и т.д. Такой подход обуславливает ведение баз данных технологических процессов в специально предусмотренном для этого виде. Стандартный бланк маршрутной карты такого технологического процесса содержит следующие поля: номер цеха, номер участка, номер операции, наименование и содержание операции, оборудование, инструмент, наименование чертежей и исходящей документации. Для автоматизации заполнения бланка маршрутной карты использовался следующий метод: каждая операция, которую необходимо занести в поле «Наименование и содержание операции», разбивается на три части: действие, объект и дополнение. Действие - это активная составляющая в названии операции, с которой она всегда начинается. Действие всегда является глаголом. Под объектом понимают объект воздействия.
