Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса по проектированию деформирующей оснастки для получения заготовок лопаток ГТД 11
1.1 Конструктивные и технологические особенности компрессорных лопаток ГТД , 11
1.2 Анализ технологических процессов изготовления заготовок лопаток компрессора 13
1.2.1 Исходные заготовки 30
1.2.2 Фасонирование рациональных заготовок под последующую штамповку лопаток 30
1.2.3 Горячее объемное (профильное) деформирование заготовок 36
1.3 Оснащение технологического процесса технологической оснасткой заготовительного производства 48
1.3.1 Окончательная штамповка лопаток 53
1.3.2 Оснастка для обрезки облоя 55
1.4 Анализ существующих способов проектирования деформирующей технологической оснастки для получения заготовок деталей ГТД с учетом конструктивных особенностей заготовок и приспособлений 59
1.5 Обзор CAD/CAE систем технологической подготовки производства 65
1.6 Выводы к первой главе. Цель и задачи исследования 80
2 Разработка схемы сквозного проектирования штамповок и деформирующей технологической оснастки для получения заготовок лопаток ГТД с использованием системы «UNIGRAPHICS» 82
2.1 Формирование базы исходных данных 83
2.2 Расчет и проектирование переходов фасонирования заготовки по операциям 87
2.3 Моделирование процесса штамповки в системе «QFORM» 93
2.4 Проектирование ковочной оснастки в системе «UNIGRAPHICS» 97
2.5 Проектирование контрольной технологической оснастки для заготовок 97
2.6 Алгоритм проектирования и изготовления деформирующей оснастки для получения заготовок лопаток ГТД 101
2.7 Выводы по главе 2 101
3 Создание программного обеспечения для изготовления оснастки 106
3.1 Предъявляемые требования к автоматизированной системе проектирования штамповои и контрольно-измерительной оснастки 106
3.2 Технологии разработки программного обеспечения системы автоматизированного проектирования штамповои и контрольной оснастки 107
3.3 Разработка алгоритмических зависимостей для расчета штамповои оснастки 109
3.3.1 Расчет высадки 109
3.3.2 Расчет параметров плющения 116
3.3.3 Расчет параметров переходов высадки 119
3.3.4 Расчет параметров вальцевания 121
3.4 Алгоритм расчета высадки 125
3.4.1 Алгоритм расчета последнего перехода 125 .
3.4.2 Алгоритм расчета плющения 126
3.4.3 Алгоритм расчета наборных переходов 127
3.4.4 Алгоритм расчета плющения 129
3.5 Точностные параметры основной формообразующей части оснастки 131
3.6 Функционально - стоимостной анализ проектируемой штамповои оснастки 139
3.7 Выводы по третей главе 141
4 Разработка структурной схемы автоматизированной системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки 142
4.1 Создание структурно-функциональной схемы автоматизированной системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки 142
4.1.1 Ввод исходных данных 144
4.1.2 Этапы автоматизированного проектирования 162
4.2 Выводы по четвертой главе 190
5 Реализация автоматизированной системы сквозного проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки на производстве 191
5.1 Используемые автоматизированные системы в процессе проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки 191
5.2 Порядок проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки 191
5.3 Изготовление ковочной оснастки в производстве 206
5.4 Отработка технологии штамповки лопатки ВНА 209
5.5 Выводы по пятой главе 213
Заключение 213
Общие выводы по работе 214
Список использованных источников
- Фасонирование рациональных заготовок под последующую штамповку лопаток
- Анализ существующих способов проектирования деформирующей технологической оснастки для получения заготовок деталей ГТД с учетом конструктивных особенностей заготовок и приспособлений
- Предъявляемые требования к автоматизированной системе проектирования штамповои и контрольно-измерительной оснастки
- Этапы автоматизированного проектирования
Введение к работе
В условиях современной экономики и острой конкуренции на российском и мировом рынках особую актуальность для двигателестроительных предприятий имеет проблема выпуска конкурентоспособной продукции. При этом необходимо обеспечивать требуемое качество выпускаемой продукции, сжатые сроки освоения, минимальную стоимость технологической подготовки производства и максимальную удовлетворенность запросов потребителей.
Одним из выходов в сложившейся ситуации является сокращение сроков проектирования оснастки, повышение ее качества. Существенно увеличить производительность труда и освободить инженерно - технический персонал от выполнения значительного числа однообразных рутинных графических операций при выполнении чертежей позволяет автоматизация конструкторской подготовки производства с интеграцией применения CAD и САЕ систем.
Несмотря на множество существующих универсальных средств автоматизации инженерной деятельности, все они мало эффективны без применения комплексной автоматизации процессов технической подготовки производства на конкретном предприятии. Применение универсальных систем для автоматизации проектирования - один из наиболее понятных и распространенных путей совершенствования технической подготовки производства, но не единственный. История возникновения и развития любой из существующих САПР показывает, что все они начинали свой жизненный путь как программы, ориентированные на решение конкретных производственных задач. Одни разрабатывались в стенах заводов, другие - по заказу промышленных предприятий в вузах и НИИ. Это свидетельствует о том, что программные разработки изначально были призваны решать конкретные производственные задачи.
Процессу проектирования деформирующей оснастки и контрольно-измерительных приспособлений свойственны слабая структурированность и значительная разнорядность проектной и справочной информации, многовариантность допустимых решений. Развитие информационных технологий и программного обеспечения привело к созданию CAD/CAE систем нового поколения, позволяющих автоматизировать решение разнородных задач, в том числе некоторых задач технологической подготовки производства.
Современные CAD/CAE системы удовлетворяют требованиям конструкторов, но не имеют в достаточном объеме разработанных баз данных соответствующих требованиям ГОСТ нормализованных деталей и конструкций. Отсутствие связанных с базами данных деформирующей оснастки и контрольно-измерительных приспособлений необходимых расчетов не обеспечивает требуемого качества изделий основного производства. Разрывается связь моделей технологического процесса объекта производства и конструирования деформирующей оснастки. Поэтому разработка метода автоматизированного проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, обеспечивающей использование математических моделей и передачу данных из среды конструирования объекта производства (CAD), системы моделирования процессов (САЕ) и среды технологического проектирования (САПР ТП) в среду проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, с включением их в единое корпоративное информационное пространство в рамках внедрения CALS-технологий и создания гибкого автоматизированного производства, является актуальной. Опыт разработки и применения таких систем автоматизированного проектирования свидетельствует об их высокой эффективности.
При использовании таких систем инженерная деятельность претерпевает качественные изменения. Опыт разработки и применения таких систем автома-: тизированного проектирования свидетельствует об их высокой эффективности. Статистические данные показывают, что реализация концепции автоматизации проектирования сокращает время и затраты на проектирование до 50%. Получаемая при этом экономия средств, происходит путем замены натурных макетов компьютерным моделированием изделий и процессов их изготовления, а также за счет исключения ошибок при проектировании оснастки. В результате снижается стоимость продукции и ее последующих модификаций, что реально окупает затраты на приобретение и эксплуатацию САПР.
В связи с этим данная работа, направленная на решение задачи автоматизации конструкторской подготовки производства деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, является актуальной для решения всего комплекса задач, возникающих при выполнении проектно-конструкторских работ этого вида изделий.
Целью работы является сокращение сроков разработки, повышение качества и уменьшение себестоимости оснастки на этапе проектирования и изготовления.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать алгоритм расчета деформирующей и контрольно-
измерительной оснастки.
Формализовать описание процесса моделирования сетевой моделью, представляющей собой совокупность множества структурных элементов проектируемого объекта, соотношений между ними и способов их формирования.
Разработать методики построения параметрических моделей, основных групп элементов конструкции оснастки, проектируемых в CAD системе «UNI-GRAPHICS», с использованием модуля «CADMECH» и САЕ системы «QFORM».
Создать комплексную автоматизированную систему проектирования и моделирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Разработана схема сквозного проектирования на примере использования системы «UNIGRAPHICS» и системы моделирования горячей объёмной штамповки «QFORM» в процессе изготовления лопаток и деформирующей оснастки.
Разработанные алгоритмы проектирования оснастки позволяют создать программное обеспечение, полностью интегрированное в процесс технологической подготовки производства, и повышают степень автоматизации процесса проектирования оснастки и ее качества.
3. В качестве среды реализации используется единое информационное
пространство на базе PDM системы.
Практическую ценность работы составляют:
Созданная комплексная автоматизированная система проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, объединяющая все модели в единое корпоративное информационное пространство.
Разработанный процесс электронного документооборота, обеспечивающий процедуры электронного согласования, утверждения и проведения изменения конструкторской документации.
Разработанные библиотеки стандартных и типовых элементов деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, проектируемой в CAD сие-
8 теме «UNIGRAPHICS» с использованием модуля «CADMECH», которые можно использовать при построении математических моделей всех видов оснастки на любых машиностроительных предприятиях.
В первой главе приведен анализ конструктивных особенностей лопаток компрессора современных газотурбинных двигателей и технологических процессов изготовления заготовок для последующей механической обработки. Представлены методики назначения припусков и допусков под механическую обработку штамповок лопаток, а также виды предварительного фасонирования заготовок под штамповку, таких как высадка на горизонтально-ковочных машинах, электровысадка, горячее вальцевание, экструзия, продольная периодическая прокатка, многоштучная штамповка заготовок. Рассмотрено состояние работ по заготовительному производству и автоматизации проектирования деформирующей оснастки. Примеры некоторых изготавливаемых в настоящее время лопаток компрессора из общей номенклатуры представлены в табл. 1.
Вопросы заготовительного производства и автоматизированного проектирования машиностроительных объектов и деформирующей оснастки, в частности, рассматривались в работах: В.В. Крымова, Ю.С. Елисеева, А.Г. Бойцова, Л.А. Хворостухина, К.И. Зудина, Э.А. Манушина, В.Е. Михальцева, В.А. Лихо-вицера, В.Ф. Сорокина, Е.Р. Липского, К.Б. Балушок, В.Н. Крылова, В.А. Полетаева, Е.Ю. Которкова, Л.Б. Уварова, В.Ф. Безъязычного, С.А. Стебунова, Н.В. Биба и др. Выявлено, что в настоящее время существуют множество различных систем автоматизированного проектирования, в основном затрагивающих автоматизированное проектирование деформирующей оснастки низкого уровня, которые не соответствуют требованиям современных интегрированных CAD/CAE систем. Поэтому, в связи с потребностью частой смены продукции и повышения качества, осуществления быстрой и качественной технологической подготовки производства обоснована актуальность в создании автоматизированной системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки. Проведен анализ процесса проектирования деформирующей оснастки. Дан анализ современных отечественных и зарубежных CAD/CAE систем, на основе которого установлено, что CAD система «UNIGRAPHICS» с модулем «CADMECH» и САЕ система «QFORM» являются наиболее подходящей основой для разработки автоматизированной системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки для лопаток компрессора.
Определены цели и задачи, которые необходимо решить для достижения цели.
Во второй главе проводится анализ требований предъявляемых к конструкции лопаток и их заготовок компрессора газотурбинного двигателя. Рассматривается структура расчета заготовки и проектирования переходов фасонирования заготовки, деформирующей и контрольно-измерительной оснастки в CAD системе UNIGRAPHICS и ее моделирование в САЕ системе QFORM. Разработана схема сквозного проектирования штамповок и деформирующей оснастки для получения заготовок лопаток компрессора газотурбинного двигателя с использованием CAD системы «UNIGRAPHICS» и САЕ системы QFORM.
В третьей главе сформулированы требования к автоматизированной системе проектирования деформирующей и контрольной оснастки, на основе которых определены её функции, выявлены подходы, применяемые при создании машиностроительных САПР. Установлено, что автоматизированные системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, следует разрабатывать в соответствии с широко применяемым подходом реализации с помощью специализированного программного обеспечения. Приведены и разработаны алгоритмические зависимости для расчета заготовок и деформирующей оснастки. Рассмотрен расчет точностных параметров деформирующей оснастки, предложена методика функционально - стоимостного анализа проектируемой деформирующей и контрольной оснастки.
Четвертая глава посвящена созданию автоматизированной системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки.
На основе предложенного подхода к созданию прикладных САПР разработана структурно - функциональная схема автоматизированной системы проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки. Созданы универсальные алгоритмы программно - методических модулей, входящих в состав системы.
В разработанной системе заложена возможность редактирования, создания новых параметрических моделей конструкций машиностроительных изделий, на основе которых возможно осуществить процесс проектирования нового изделия. Алгоритмы, заложенные в модули: исходной заготовки, построения деформирующей и контрольно-измерительной оснастки, моделирования и анализа процесса штамповки, описания сборочных чертежей, получения деталировки
и спецификаций, документооборота, электронного согласования и выпуска извещений на изменение, являются универсальными.
Учитывая ограниченные возможности CAD системы «UNIGRAPHICS» при оформлении чертежей и использовании стандартных деталей в соответствии с требованиями ГОСТ, получении деталировки и спецификации, предложен и реализован более удобный механизм использования стандартных деталей, а также получения чертежей и спецификаций, основанный на использовании возможностей систем «CADMECH», «IMBASE», «AVS» и «SEARCH». Разработаны методики построения параметрических моделей и объединения их в специализированные библиотеки, структурных элементов конструкции оснастки в CAD системе «UNIGRAPHICS» и представлены способы задания переменных в таких моделях.
В пятой главе приведен порядок проектирования деформирующей и контрольной оснастки в разработанной системе и представлено описание полученных результатов в производстве полученных с помощью разработанной автоматизированной системой проектирования деформирующей и контрольно-измерительной оснастки.
Фасонирование рациональных заготовок под последующую штамповку лопаток
Фасонирование рациональных заготовок под последующую штамповку лопаток является необходимым условием обеспечения высокого значения коэффициента использования металла и сокращения числа переходов при штамповке. На предприятиях отрасли освоены следующие методы фасонирования заготовок.
Высадка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ) - наиболее распространенный в настоящее время способ фасонирования предварительных заготовок, однако он не обеспечивает высокого КРІМ. Стержень высаженной этим способом заготовки имеет постоянное поперечное сечение, площадь которого выбирается по площади максимального сечения пера заготовки лопатки из условия устойчивости заготовки при высадке хвостовой части. Поэтому при последующей штамповке образуется значительный заусенец, а коэффициент использования материала не превышает 0,25.
На рис. 8 показана высаженная на ГКМ заготовка лопатки компрессора с двумя хвостовиками. Модель ГКМ для высадки заготовок лопаток из жаропрочных сталей и титановых сплавов выбирается в зависимости от диаметра высаживаемого прутка в соответствии с табл. 16.
Электровысадка заготовок - технологическая операция горячего деформирования металлов, предназначенная для формирования утолщений на стержневых заготовках лопаток компрессора. Этой операции присущи некоторые особенности: - нагревается не вся заготовка, а только ее деформируемая часть; - нагрев - электроконтактный, т.е. заготовка нагревается при протекании по ней электрического тока; - деформация осуществляется одновременно с нагревом деформируемого металла. На рис. 9 показана схема операции электровысадки. Заготовку 1 зажимают в радиальных контактах 2 с постоянной по величине силой Pi и прижимают к упорному контакту 3 высадочным ползуном, развивающим постоянное усилие Р. Одновременно через часть заготовки, размещенную Рисунок 9 - Схема операции между упорным контактом 3 и злектровьісадки радиальными контактами 2, пропускают электрический ток. По мере разогрева этой части заготовки снижается сопротивление ее материала деформированию. Когда сила Р оказывается достаточной, осуществляют высадку. Одновременно заготовку 1 проталкивают между радиальными контактами 2, преодолевая силу трения Т. Таким образом, усилие деформирования Q = Р - Т. Во время формирования утолщения упорный контакт 3 может с заданной скоростью отходить влево.
Горячее вальцевание. Вальцовка заготовок представляет разновидность процесса продольной периодической прокатки [19]. Одним из эффективных процессов фасонирования заготовок лопаток компрессора является горячее вальцевание на ковочных вальцах. Фасонирование заготовок лопаток компрессора вальцеванием обеспечивает оптимальное перераспределение металла по длине заготовки, более равномерную деформацию по поперечным сечениям и длине заготовки лопатки, минимальный выход металла в заусенец при штамповке и, как следствие этого, повышение КИМ. При применении горячего вальцевания, по существу, отпадает необходимость в предварительной штамповке.
В качестве оборудования для горячего вальцевания используются консольные ковочные вальцы С1335 и С1336, выпускаемые Воронежским заводом кузнечно-прессового оборудования.
Исходные заготовки из титана и жаропрочных сплавов представляют прутки 40...65 мм, длинной 250...750 мм. Вальцовку осуществляют по схеме круг-овал-круг. В этом случае исключается операция высадки на ГКМ [21].
Применение вальцовки заготовок позволяет [19]: - повысить КИМ на 5.. .20%; - уменьшить стоимость изготовления штампов на 10... 15 %; - снизить трудоемкость кузнечных операций на 15 %; - снизить себестоимость изготовления поковкок на 10... 15 %. Продольная периодическая прокатка применяется в качестве заготовительной операции для последующей штамповки заготовок лопаток компрессора на другом оборудовании. Она имеет ряд преимуществ перед другими методами обработки металлов давлением: - высокую производительность, которая обеспечивается непрерывным вращением инструмента, при этом формообразование происходит с одновременным перемещением заготовки; - высокую стойкость инструмента вследствие кратковременного контакта заготовки и деформирующего инструмента; позволяет снизить затраты на подготовку исходной заготовки.
Важным преимуществом периодической прокатки является ее универсальность. Этим методом можно получать заготовки лопаток различных конструкций, в частности с одним и двумя хвостовиками.
Анализ существующих способов проектирования деформирующей технологической оснастки для получения заготовок деталей ГТД с учетом конструктивных особенностей заготовок и приспособлений
Информационное обеспечение САПР для заготовительного производства представляет собой всю совокупность данных проектирования вместе с программно-аппаратными средствами управления ими [1].
В настоящее время перед машиностроением стоит задача перехода к принципиально новым компьютерным технологиям и автоматизированным производствам на основе CALS технологий [23].
Основным содержанием CALS технологий является создание стандартных интерфейсов для различных промышленных технологий, бизнес-процессов, других сфер человеческой деятельности. Движущей силой развития этого направления информационных технологий стало осознание нарастающей сложности проблем, возникающих «на стыках» различных технологических процессов [8].
На ОАО «Мотор Сич» разработана и внедрена интегрированная автоматизированная система проектирования и изготовления технологической оснастки для производства лопаток авиационных двигателей рис. 28 [23].
Автоматизация проектно-конструкторских работ - одна из актуальных научно-технических проблем, связанных с исследованиями в области искусственного интеллекта. Данное положение справедливо и для сферы проектирования в технологической подготовке производства, которая является важной составляющей процессов создания новой техники. Теорией и практикой доказаны возможность и экономическая целесообразность автоматизации проектирования при оснащении производства технологическими приспособлениями.
Статистические данные показывают, что реализация концепции автоматизации проектирования и моделирования процессов сокращает время и затраты на проектирование до 50 % и повышает качество до 60 %. Получаемая при этом экономия средств происходит путем замены натурных макетов компьютерным моделированием изделий и процессов их изготовления, а также за счет исключения ошибок при проектировании оснастки. В результате снижается стоимость продукции и ее последующих модификаций, что реально окупает затраты на приобретение и эксплуатацию CAD/CAE систем.
В конце 90 годов прошлого века на ОАО «НПО Сатурн» был разработан целый комплекс автоматизированного проектирования и изготовления лопаток компрессора ГТД (рис. 29).
Данный комплекс включал в себя числовую математическую модель лопатки и прикладные программы для расчета параметров штамповки с эквидистантным припуском по профилю пера, заготовки для холодного вальцевания, ковочных и обрезных штампов, секторных вставок и переходников для холодного вальцевания и контрольных приборов ПОМКЛ (Прибор оптико-механического контроля лопаток).
Числовая математическая модель лопатки содержала всю информацию по размерам профиля пера, хвостовиков, бандажных и антивибрационных полках, обрезах прикомлевого и концевого участка профиля. Данная математическая модель хранилась в базе данных ЭВМ предприятия, и на основе ее рассчитывались прикладные программы: - программа расчета штамповки с эквидистантным припуском по профилю пера (рис. 30) формировала, с учетом вводимых исходных данных, припуск и переходную зону в облойный мостика для заданных и дополнительных сечений. В зависимости от вида лопатки, типа хвостовика, типа технологической бобышки, припусков и напусков, а так же марки материала автоматически выдается в виде таблицы параметры штамповки (рис. 31) и формируется в системе AUTOCAD чертеж штамповки (рис. 32). - программа расчета штамповки с пропорциональным припуском по профилю пера под холодное вальцевание формировала сечения с учетом постоянной степени деформации во всех сечениях лопатки. По длине пера коэффициент деформации увеличивался от прикомлевого (базового) к концевому сечению. В зависимости от допустимой степени деформации рассчитывается значение эквидистантного припуска на базовом сечении, с которого начинается процесс вальцевания. В процессе расчета, сечения профиля пера заготовки поворачивались (раскручивались) вокруг оси Z-Z, что позволило оптимизировать процесс штамповки по сдвиговым нагрузкам и соответственно точности изготовления заготовки. Выходными данными расчета программы являлись таблицы параметров заготовки под холодную вальцовку (рис. 31), в которых выдаются не только данные по профилю пера, но и параметры хвостовика, технологической бобышки и обреза пера.
Предъявляемые требования к автоматизированной системе проектирования штамповои и контрольно-измерительной оснастки
Особенностью данного подхода разработки является прямое программирование основных функций проектно-конструкторских задач -расчеты, поиск информации и диалоговая ее обработка, графическая и табличная визуализация результатов проектирования, образное моделирования элементов деталей и конструкций - на универсальном языке программирования (например, С или C++ и, др.), преимущественно на компьютерах класса IBM PC и в среде Windows.
2. Реализация с помощью специализированного программного продукта.
Особенностью этого направления является выделение доминирующей проектной функции из всех, подлежащих автоматизации, и выбор специализированного программного продукта, обеспечивающего более эффективную ее реализацию в ЭВМ. Остальные требуемые при решении задач функции программируются как расширения на универсальном языке программирования.
Для сложных расчетов таким специализированным средством могут быть пакеты, реализующие разнообразные математические методы -конечных элементов, оптимизации, аппроксимации, решения систем уравнений различного вида и т.д., для моделирования и визуализации образной информации - системы машинной графики различного назначения (Unigraphics, AutoCAD и т.д.). Средой реализации при таком подходе, как правило, являются и персональные компьютеры с операционной системой Windows, связанные в однородные локальные сети.
3. Реализация с помогцъю многоцелевого программного продукта.
Под многоцелевым программным продуктом понимается среда программирования с набором языков, позволяющих автоматизировать отдельные функции проектно-конструкторских задач с последующей их интеграцией в этой среде. Такие системы требуют относительно высокой квалификации разработчиков и существенных затрат на их приобретение.
На основе анализа, проведенного в первой главе, в качестве основы для разработки автоматизированной системы проектирования штамповой и контрольно-измерительной оснастки принято решение использовать систему «UNIGRAPHICS». Вместе с тем, возможности системы «UNIGRAPHICS» в области расчетов значительно усложнены для обычных пользователей (конструкторов оснастки), это не позволяют выполнить все требования, предъявляемые к системе автоматизированного проектирования оснастки.
Для реализации требований, предъявляемых к автоматизированной системе проектирования штамповой оснастки, можно применить широко используемый во всем мире модуль системы «Microsoft EXCEL», который позволяет создавать программно-расчетные модули. Математическое обеспечение разработано в самой системе «EXCEL» с помощью встроенного в нее языка программирования «VISUALBASIC».
Для выбора оптимального варианта формы исходной заготовки под окончательную штамповку под руководством автора разработано специализированное программное обеспечение. Согласно структурной блок-схемы (рис. 41) расчета исходной заготовки разрабатывается технологическая цепочка изготовления штамповки. Расчет ведется в следующей последовательности:
В зависимости от геометрии лопатки выбирается метод получения исходной заготовки. В настоящее время разработано 12 видов фасонной заготовки получаемой высадкой: 1. Высадка «тарелки» Модуль расчета высадки «тарелки» (т.е. цилиндра с относительно небольшой (до 20...30 мм) толщиной «тарелки» S)
Схема высадки «тарелки» применяется в первую очередь для лопаток с хвостовиками типа «ласточкин хвост» и «концевая полка». При этом набор «тарелки» происходит без ограничения по диаметру, т.е. в зазоре между матрицей и пуансоном. В качестве наборных переходов наиболее целесообразно использовать набор конуса в пуансоне и тора в матрице. Радиус тора (RO) при этом на всех переходах высадки одинаков для повышения устойчивости высадки, т.к. участок тора с предыдущего перехода в высадке не участвует и, по-существу, увеличивает зажимную часть (стержень). Схема высадки представлена на рис. 53.
2. Высадка «тарелка» с плющением Модуль расчета высадки «тарелки» с плющением RTp ;i _ \. DMp —і DO Lip / LK1p f игр . LK2p . L0 Lpv Рисунок 54 - Схема высадки «тарелка» с плющением используется в основном для лопаток с хвостовиками типа «ласточкин хвост» и «концевая полка», где длина хвостовика намного больше его толщины. Поэтому, если не сделать плющение, степень деформации при штамповке на хвостовике может достигать 0,7...0,9. Плющение, по-существу, заменяет предварительную штамповку — осадку хвостовика, и разбивает степень деформации на хвостовике до 0,4...0,5 за переход. Схема высадки представлена на рис. 54.
Этапы автоматизированного проектирования
Программа набора 2 конусов в пуансоне и тора в матрице является развитием предыдущей программы. Она используется, в основном, для деталей, у которых высадка является последней операцией (например, болты). В этой программе нужно обратить внимание на место стыка 2 конусов и определить, не будет ли в последнем наборном переходе конус пуансона упираться в этот стык. Если это происходит - уменьшить коэффициент увеличения большего диаметра конуса, если же это не поможет - увеличить больший диаметр DBp или уменьшить длину первого конуса LKlp последнего перехода.
Данная программа, в отличие от других, дополнена расчетом усилия высадки для определения параметров применяемого оборудования. Для данного расчета в программе последнего перехода (где усилие максимально) дополнительно вводятся: напряжение течения в кГ/смА3 (выбирается по справочникам для данного материала при температуре высадки), коэффициент трения (в зависимости от материала, смазки и наличия нагрева - от 0,1 для холодной высадки со смазкой до 0,25 для горячей высадки без смазки) и коэффициент сложности формы (2,2...3,3), причем большие величины задаются при отношении диаметра в зазоре DZp к диаметру заготовки DO более 2...2,5 и при наличии усложняющих элементов (многогранники, насечки и т.д.).
Схема высадки представлена на рис. 57.
Программа набора конуса с тором в пуансоне и тора в матрице чаще всего используется для высадки лопаток с цапфами и полками, где ширина пера и площадь в первом сечении сравнительно небольшие (т.е. углы пера заполняются сравнительно легко). Диаметр самой цапфы в этой программы обычно близок к меньшему диаметру конуса или даже может быть немного меньше его. Так как здесь задаются 2 диаметра конуса, а, значит, 2 сечения, эту программу можно применить и для высадки утолщения внутри детали, например, под антивибрационную полку, с набором определенных сечений для подпора (заполнения пера и полки).
При проектировании последнего перехода следует отметить, что задаются линейные размеры пуансона, а параметры тора пуансона (LTlp и RTp) - рассчитываются. Радиус пуансона при этом высчитывается таким, чтобы он был касательным конусу пуансона и проходил через диаметр зазора DZp. Вертикальная стенка при переходе тора пуансона в зазор здесь не предусмотрена, если же она требуется - можно воспользоваться программой (Конус и тор + тор), где RTp задается, а не считается.
Радиус тора матрицы R0 можно задавать любым, но если он будет мал — возникнет вертикальная стенка при переходе тора матрицы в зазор, и при штамповке может образоваться заков. Поэтому маленький R0 задается только обычно только для деталей, которые изготавливаются высадкой без штамповки (болты, цапфы и т.д.).
Схема высадки представлена на рис. 58.
Несмотря на то, что эскиз последнего перехода, вальцовка и наборные переходы этой программы аналогичны программе (Конус и тор + тор), данная программа имеет существенные отличия, особенно в построении и расчете последнего перехода. Эта программа используется чаще всего для лопаток с хвостовиками типа «цапфа», где имеется небольшая разница в сечениях полки цапфы (зазора) и пера (исходной заготовки), а диаметр цапфы существенно ее меньше. Тогда требуется сделать как можно меньший угол и размеры конуса пуансона, что даст меньший облой по цапфе. При большой же разнице в диаметре полки и заготовки целесообразнее применять программы с конусом или тором и конусом в матрице для подпора и облегчения заполнения полки. Данная же программа обычно или не требует наборных переходов, или не более
В отличие от предыдущей программы, конус в пуансоне задается его углом (обычно не более 1 градуса без набора, 2 - при одном наборном переходе и т.д.). Малый диаметр конуса DMp также зажимается коэффициентом JDM и рассчитывается. Радиус тора пуансона RTp задается, и исходя из него считаются длины конуса LKlp и тора LTlp пуансона, а также больший диаметр конуса DBp. Здесь возможна вертикальная стенка при задаче маленького радиуса матрицы R0 (со стороны пуансона она невозможна - при невписывании радиуса длине конуса присваивается величина «-1.0»). Но намного меньше вероятность не вписать данные радиуса, поэтому этой программой пользоваться для первоначального проектирования удобнее.
Следует заметить, что при расчете наборных переходов очень часто невозможно построить высадку (т.к. угол пуансона мал), поэтому последний переход сначала проектируется с учетом отсутствия набора, а если он требуется - увеличивать угол пуансона до тех пор, пока не рассчитает. jDm также надо задавать в зависимости от количества наборов, чем их больше - тем больше JDM (в любом случае jDM должно быть больше коэффициента увеличения меньшего диаметра конуса в наборных переходах). Угол пуансона последнего перехода также должен увеличиваться при большем числе наборов. Вообще, в этой программе обычно требуется при расчете неоднократный переход к последнему переходу, изменение его и возврат обратно.
