Введение к работе
Актуальность днссертацксянол работа связана с проблемой снкже-іия энергетических и материальных затрат при выпуске металлоизделий. Указанная проблема особенно ватаа для металлообрабатывающих отраслей промышленности как КНР так и Украины, которые вынуждены функционировать в условиях дефицита энергетических ресурсов.
Штамповка обкатыванием является одним из наиболее перспективных технологических процессов в обработке металлов давлением (СВД) г точки зрения экономии энергетических и материальных ресурсов. Причем,наибольший эффект достигается как за счет разработки технологических процессов на базе птамповки обкатыванием, так и за счет создания новых типов малаш и оснастки.
Однако, отсутствие или несовершенство общих подходов и принципов, необходимых для оптимального выбора основных параметров технологических процессов и оборудования для штамповки обкатыванием, препятствует ее дальнейшему развитию, а, следовательно, и извлечении максимальных выгод, связанных с существенной экономией энергетических и материальных ресурсов в промьшленности при более широком использовании рассматриваемого процесса.
Цель диссертационной рсботц - разработка методик расчета параметров технологического процесса и оборудования для штамповій обкатыванием с улучшенными по сравненію с существующими,показателями энергоемкости и использование полученных результатов при внедрении в производство новых типов оборудования к технологий.
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
-
Разработана модель технологического процесса, позволяющая оценивать энергетические затраты на его реализация , а также обобщенная модель, дающая возможность комплексной оценки энергозатрат в системе " оборудование-технологический процесс ".
-
Определены критерии оптимизации оборудования и технологии по показателям энергоемкости и сформулирована оптимизационная за-
- є -дача.
-
Разработаны метод и алгоритм решения задачи по оптимизаци параметров технологических процессов и оборудования для втамповн обкатыванием.
-
Создано программное обеспечение,дгжщее возможность на ста дни проектирования определять параметры процесса и оборудования уменьшенными энергозатратами на единицу выпускаемой продукции пг одновременном обеспечении желаемого уровня его производительности
-
Полученные результаты использованы при разработке технолс гичесіои процессов ч проектировании промышленного оборудования.
Штодц ікяушловлішя. Теоретический анализ и разработка модел процесса выполнены с использованием энергетического метода.Резуль тати экспериментальных исследований получены при помощи современ них средств электротенэомотрии.а тачка методов планирования зкспе риыента. При решении гадачн оптимизации применены методы покоорди натного спуска и штрафной функции.
Гшучнал пошана. 1. Разработана математическая модель процесс с у* jtom упругой деформации инструмента , а таїоке расчетная скеу оборудования д~я штамповки обкатыванием,позволяющая оптимизироват его конструкцию и учитывающая основные факторы, шторые влияют н энергопотери в углах механизмов.
-
Установлена область рационального использования технологи ческого процесса и оборудования для штамповки обкатыванием, опре д.лены критерии оптимизации с точки зрения уменьшения экергозатра при реализации процесса и на стадии конструирования оборудования.
-
Определены зависимости для установления производительное! оборудования и технологических процессов , поэволяюцие предложит пути повышения производительности процесса при одновременной ра ционадизации энергопотерь.
-
Разработаны метод и ачгоритм решения задачи оптимизации п^ раметров технологических процессоь и оборудования для штампови обкатыванием.
-
Создано программной обеспечение, позволяющее решать оптими
ационныэ задачи в области технологий и оборудования для штамповії обкатыванием,которое может быть использовано для решения других здач в ОВД.
6. Решены задачи оптимизации параметров , itarc технологических роцессов,так и оборудования. Выработаны .рекомендации, позволяющие а стадии проектирования выбрать параметры технологического проце-;а и оборудования , обеспечивающие оптимальные энергозатраты при роизводстве штамповок обкатыванием.
Связь с госярогракиаьеи и ИКР. Работа выполнена в рамках хоздо-эворной тематики с ПО "ЛвтоКрЛЗ" (г. Кременчуг) (х/д N 931).
Практическая ценность. Разработанные модели процесса и обору-эвания позволяют создать уточне; ;ые инженерные методики расчета зновных энергосилоЕых параметров вновь создаваемых технологий и здш для штамповки обкатыванием.
При этом, учет в моделях, полученных экспериментальных резуль-
атов по исследованию упругой деформации инструмента, дает возмож-*
эсть расширить технологические возможности гуиествукщего обсрудо-ания ( увеличения максимальных размеров штампу .да изделий ) за їв? использования конструкций инструмента и оснастки повышенной эсткости.
Предлс ;енные критерии оптимизации служат основой для оценки іергозатрат в процессах штамповки обкатыванием и оборудовании для го реализации.
Созданное программное обеспечение дает возможность разрабаты-ать и проектировать новые технологические процессы и оборудование уменьшенной энергоемкостью по сравнению с существующими, а также эжет служить важной составной частью САПР в штамповке- обкатыва-леи.
Реализация результатов.Полученные результаты были использованы эй создании первой отечественной опытно - промышленной установки ля штамповки обкатыванием ПУШО-200 ( ПО "АвтоКрАЗ", г.Кременчуг ). зилием 2,0МН,а также при разработке технического предложения спе-іализированного пресса 2605ШЮ5О0 усилием 5,0Ші для ПО "Прессмаш"
(г. Одесса) по заказу ПО " ТяжноМаа " (г. Эчжоу, КНР).
Ллробацкя работы. Основные результаты работы были доложены на: научно-технических сешшарах кафедры обработки металлов давлением КПИ и института обработки металлов давлением Хуачжонского научно-технологического университета КНР, международной конференции: " Основы технологии обработки металлов давлением " ( г. Ухань, КНР 1994 г. ), научно-технической совещании заводов ПО "ПрессМаш" ( г. Одесса, 1992 г.) и ПО " ТяжноМаа " (г. Эчжоу КНР, 1992г.).
Личный иідад автора в получении научных результатов , которые обобщены в диссерга":юнной работе, заключается в разработке обобщенной cxeaj расчета энергетических затрат в оборудовании для штаї, швки обкатыванием , в предложении критериев оценки оптшальності параметров технологии и оборудования, разработке системы оптимизации, включающей метод решения, алгоритм и программное обеспечение, а также в решении задачи оптимизации и сопоставлении результата расчета с экспериментальными данными.
Основино положеша пшіосішш на защиту.
-. Разработанная математическая модель процесса и расчетна! схема оценки эг^ргетических затрат на его реализацию на оборудовании для штамповки обкатыванием с учетом упругой деформации инстру мента.
-
Предложенная система критериев оптимизации параметров тех нологических процессов и оборудования для птамповки обкатыванием.
-
Разработанный подход к определению области параметров ра ционалыюго использования процесса.
-
Полученные зависимости для определения производительное! процесса штамповім сбкатыааапем и установленные принципа ее пова шения.
5.. Разработанная система оптимизации энергозатрат на реалиэа цій) процесса , включающая методики решения оптимизационной задачи алгоритм и программное обеспечение.
6. Рекомендации по промышленному использованию полученных ре аультатов при разработке технологических процессов и оборудовали
- Б -
для штамповки обкатыванием с уменьшенными показателями энергоемкости.
Публикация. По результатам работы опубликовано 10 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит иа введения,