Введение к работе
Актуэлыюсть работа. Листовая штамповка и, в частности, вытяжка из листовых заготовок является одним из основных способов получения тонкостенных деталей в автомобилестроении. Это связано с возможностью получения деталей довольно высокой точности при соблюдении жестких требований к качеству, рациональным использованием материалов и применением автоматизации производства. Значительную доли среди деталей, изготавливаемых методом листовой штамповки, составляют осесимметричные детали. Поэтому совершенствование осесимметричных процессов представляет важную проблему, так как может привести к существенным результатам по экономии металла.
В большинстве случаев разработка технологических процессов изготовления тонкостенных деталей (в том числе и осесимметрич-ных) методами листовой штамповки носит эмпирический характер. Такой подход нельзя признать эффективным, так как он требует больших затрат времени и средств на разработку и отладку, не позволяет получить научнообоснованную оценку реальных возможностей по экономии металла и подойти к оптимизации технологического процесса в целом. 3 связи с этим чрезвичайно , важной представляется проблема разработки и использования расчетных методов|Для исследования и проектирования технологических процессов
Несмотря на большое количество разработанных программных 'реализация в этой области,, абсолютное большинство из них имеет логику, жестко привязанную к определенному диапазону технологических параметров, что исключает возможность исследования продельного формоизменения, связанного с локализацией деформациии к какому-либо одному типу инструмента (например, только к 'цилиндрическим пуансонам с плоским торцом, или только к сферическим пуансонам). Это делает невозможным проведение численного исследования для другого набора инструментов п затрудняет использование подобных алгоритмов и полученных результатов в. технологической практике, где спектр используемых профилей инструментов гораздо сире. По этой причине неисследованными остаются проблемы связанные с не цилиндрической вытяхко.1 оболо-
. 4
чек, в том числе и вопросы их предельного формоизменения. Это и составляет предает изучения настоящей работы.
* Цель работы. Целью данной диссертационной работы является разработка расчетно-экспериментального методического подхода к исследованию процессов осесимметричной вытяжки на основе численного моделирования с доведением расчетной модели до уровня автоматизированной системы, способной учесть:
многообразие форм используемых при вытяжке инструментов (рабочих частей штампов);
реальные, определяемые расчетно-экспериментальнш путем, условия трения;
реальные физико-мвхашіческие параметры материала;
особенности поведения оболочки при вытяжке в стадии предельного формоизменения, характеризуемого
,( ' локализацией деформации и разрывом.
Практическое применение разработанной методики осуществляется на примере исследования предельного формоизменения в процессах осесимметричной нецилиндрической ВНТЯІШІ.
На защиту выносятся:
1. Автоматизированная система и методический подход к ее применению при исследовании реальных технологических процессов осесимметричной вытяжки с 9првДелением предельных параметров формоизменения.
' 2. Результаты расчетно-экспериментвлышх- исследований предельного формоизменения в процессах осесимметричной нецилиндри--ческой вытяжки.
Научная новизна. Разработан рассчетио-экснериментальный методический подход к исследованию, процессов осэсшдметричной вытяжки- для случаев предельного формоизменения. Положенная в его основу конечноэлементная модель, 'с использованием безмо-ментной расчетной схемы, доведена до уровня автоматизированной системы. Предложена методика определения коэффициентов трения с использованием конечноэлементноЯ системы расчета. Получены расчетно-экспериментальным путем значения коэффициентов трения .в зонах контакта листовой заготовки из стали 08КП с поверхностями инструментов с применением в качестве смазочного материала шшеральиото масла. Повышенная точность оггреде^знхл коэффшшен-тов трщшя в предложенной методика обуславливается проведешь:
5 исследований в области предельного формоизменения, где имеет место повышенная чувствительность к значениям коэффициентов трения. С использованием предложенной методики исследований определеш предельные параметры процессов нецилиндрической осесимметричной вытяжки сферическим пуансоном и пуансоном с плоско-тороидной поверхностью. Оформленные в виде графиков результаты расчетно-эксперименталышх параметрических исследований нецилиндрической вытяжки являются новыми и могут быть рекомендованы к включению в справочные материалы и руководства по технологии листовой штамповки.
Достоверность. Достоверность полученных результатов обеспечивается проведением методических исследований для подтверждения надежности разработанной методики, сравнением с известными экспериментальными и теоретическими результатами.
Практическая ценность и реализация результатов. Предложенный методический подход к проведению исследований технологических параметров процессов, осесимметричной вытяжки на основе автоматизированной системы конечноэлементного моделирования позволяет, проводить численное исследование формоизменения осе-симметричных оболочек и оптимизировать основные параметры промышленного технологического процесса без использования дорогостоящего и занимающего длительное время натурного эксперимента. j Использование результатов численного анализа целесообразно на стадии, разработки технологических процессов и при проектировании штамповочной ' оснастки. Полученные расчетно-экспериментальные результаты-исследований технологических параметров предельного формоизменения в процессах осесимметричной нецилиндрической вытяжки могут использоваться в технологической практике. Разработанная методика, включающая автоматизированную систему исследования вытяжки оболочек вращения различной конфигурации, вн«лр«ня на Волжском 'автомобильном заводе (ПО АвтоВАЗ). '
Апробация работы. Материалы работы докладывались на науч-нотехнической конференции, посвященной БО-летию ШЯЛ (Москва, 1989г.), научно-практической конференции "Ресурсосберегающая технология магаянострония" (Москва 1993г.) и на заседаниях ка-
федри МнГООД МГААТМ.
Публикации. По теме исследований опубликованы 2 работы.
Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 122 страницах машинописного текста, содержит 36 иллюстрации, 1 таблицу, список литературы из 59 наименований и приложения.