Введение к работе
Актуальность работы. Современные экономические, технологические и эксплуатационные требования к оборудованию для листовой штамповки стимулируют переход от традиционных методов расчета их динамических характеристик, основанных на решении систем линейных дифференциальных уравнений, к более сложным моделям, учитывающим нелинейные эффекты, порождаемые импульсным характером нагружения.
Значительный резерв повышения качества проектирования предоставляют математические методы параметрической оптимизации. Особенностью оптимизации конструкций автоматизированных прессов является большое количество частных критериев эффективности.
При любом из известных способов оптимизации, задача качественного обоснования решения на основе нескольких частных критериев эффективности остается не до конца определенной и требуется разработка метода оценки эффективности конструкции, подтверждающего однозначное заключение о оптимальном варианте значений ее параметров. Для нелинейной модели остается актуальной разработка метода линеаризации, допускающего приближение с минимальной погрешностью в широком диапазоне варьирования нелинейных параметров.
Существующие методы расчета конструкций валковых подающих механизмов не учитывают составляющие погрешности шага подачи, возникающие в результате деформации валков и подаваемого материала, динамики фрикционного контакта, точности изготовления и сборки валков. Оптимизация конструкций валковых подающих механизмов позволит автоматизировать настройку шага и обеспечит его высокую точность.
Цель работы: разработка методов многокритериального оптимального проектирования автоматизированных прессов для листовой штамповки, обеспечивающих их эксплуатационное качество.
Общая методика исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений математического моделирования и методов параметрической оптимизации. Представление динамических процессов основано на теории нелинейных колебаний механических систем и модальном анализе. Линеаризация дифференциальных уравнений динамики выполнена с использованием методов математической статистики и математического програм-
мирования. Операции над векторными функциями цели производились на основании теории линейных векторных пространств и линейных преобразований (линейных операторов). Решение интегрального уравнения контактной задачи теории упругости выполнялось методом аппроксимации функций ортогональными многочленами. Разработанное программно-математическое обеспечение расчетов реализовано на ЭВМ типа IBM.
Экспериментальные исследования проведены при испытаниях листоштамповочных прессов-автоматов, на специальных стендах, изготовленных Конструкторско-техпологическим бюро АО "Техноприбор" (г. Нальчик). Теоретические и экспериментальные исследования выполнены при научном и методическом руководстве кафедр "Системы пластического деформирования" и "Станки" Московского государственного технологического университета "Станкин".
Научная новизна полученных результатов заключается в :
- динамической модели механической системы кривошип
ного пресса, учитывающей нелинейные силы упругости и трения
при импульсной нагрузке с большой частотой и малой скваж
ностью;
оценке надежности конструкции автоматизированных прессов, учитывающей динамические и статические деформации, время переходного процесса до затухания колебаний и силы, действующие в соединениях звеньев;
определении направления поиска оптимальных параметров конструкции пресса на основе анализа промежуточных значений всех принятых критериев оценки надежности;
расчете контактных давлений и тягового усилия при подаче тонкой полосы валковыми механизмами в условиях соизмеримости толщины полосы и длины линии ее контакта с валками;
определении погрешности шага подачи тонкого легкоде-формируемого материала с учетом его толщины, механических свойств, динамики фрикционного контакта и точности обработки и сборки валкового механизма.
Практическая ценность заключается в разработке:
- методики оптимизации параметров механической си
стемы автоматизированных прессов и ее реализации на ЭВМ;
методики расчета тяговых усилий и погрешности шага валковых подающих механизмов листового материала;
методики определения оптимального размера партии деталей, в условиях гибкого автоматизированного листоштамповоч-ного производства;
- автоматизированных листоштамповочных прессов для
многорядной штамповки деталей с подающими механизмами для
тонкого легкодеформируемого материала1 и автоматическим регулированием шага подачи.
Реализация результатов работы. Результаты работы использованы в конструкциях листоштамповочных прессов-автоматов с валковыми механизмами для подачи тонкого легко-деформируемого материала, выпускаемых АО "Техноприбор" г. Нальчик с 1984 года и внедренных на предприятиях Приборостроения и Электронной промышленности.
Апробация и публикация работы. Основные научные и практические результаты работы докладывались на республиканских научно-технических конференциях (КБГУ, Нальчик, 1980, 1982, 1984, 1986, 1987 г. г.), отраслевых конференциях: ученых и специалистов организаций и предприятий Союзтехноприбора (ВНИТИПрибор, Москва, 1983 г.); "Механизация и автоматизация листовой штамповки" (НТО "Машпром", Пермь, 1983 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Пути интенсификации производства в приборостроении на базе ресурсо- и энергосберегающих технологий (НТО "Приборпром", Нальчик, 1986 г.); на научно-технических семинарах: "Специальное технологическое оборудование и новые технологические процессы" (ВНИТИПрибор, Москва, 1980 г.); "Комплексная механизация и автоматизация штамповочного производства" (МДНТП, Москва, 1983 г.).
Результаты исследований опубликованы в монографии, в 14 научно-технических журналах и сборниках докладов, защищены 14 авторскими свидетельствами на изобретения. Всего по результатам исследований опубликована 41 печатная работа.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 218 наименований, содержит 246 страниц машинописного текста, 69 рисунков, 12 таблиц.