Диссертация (1143892), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Суть САПР заключается в итерационном поискетехнологии, с помощью которой можно получить искомую деталь, при этомпозволяя получить не одно, а несколько решений, т.е. представляет собойпрямую задачу.Рисунок 4.1 - Схема САПРВданнойтехнологическихдиссертациипроцессовпредлагаетсяметодикаэлектрогидроимпульснойпроектированиявытяжки-формовкилистовых металлов и схожих процессов на базе КЭ комплекса LS-DYNA.Методика (рисунок 4.2) представляет собой итерационную блок-схему, котораявключает в себя все стандартные этапы проектирования, и может бытьиспользована для разработки и исследования новых технологических процессов.142Рисунок 4.2 – Методика проектирования технологических процессовдеформирования тонколистовых металловЗдесь р и уст – энергия, полученная из расчетов, и максимальная энергияимпульсной установки соответственно.4.2.
Проектирование интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовкиПредлагаемаяподразумеваетинтенсифицированнаяиспользованиетехнологияинерционного(рисунокразглаживателя4.3)вместотрадиционного фиксированного прижима. Данное решение направлено наустранение вредного влияния складкообразования на процесс вытяжкиформовкииувеличениестепенивытяжкизаиспользования ресурса пластичности фланца заготовки.счетдополнительного143Рисунок 4.3 – Схема интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки сдополнительным использованием ресурса пластичности фланца заготовки: 1 – ЭГИустановка; 2 – разрядная камера; 3 – инерционный разглаживатель; 4 – упругийэлемент; 5 – листовая заготовка; 6 – формоизменяющая матрица; 7 – внешняя обойма;D – разрядник; С – конденсаторная батарея; R – ограничивающее сопротивление;Тr – трансформатор; Re – выпрямительТехнологическая оснастка состоит из разрядной камеры 2 с электроднойсистемой, включающей в себя положительный и отрицательный электроды,соединенные конденсаторной батареей C, источником высоковольтного питанияи разрядником D; инерционного разглаживателя 3, упругого элемента 4,матрицы 6 и внешней обоймы 7.В обойму устанавливается матрица и упругий элемент.
Заготовку излистового металла устанавливают на матрицу и фиксируют разглаживателем,который поддерживается упругим элементом таким образом, что междуразглаживателем и матрицей создавался увеличенный зазор h. Разряднуюкамеру с электродной системой заполняют рабочей жидкостью. Устройстворазмещают между плитами гидравлического пресса.144Также существует вариант предлагаемой схемы с нижним расположениемразрядной камеры относительно заготовки, однако основной принцип действияи конструкция технологического устройства не имеют существенных отличий.Этапы формоизменения подробно представлены на рисунке 4.4.
Исходноеположение заготовки и оснастки показано на рисунке 4.4, а. Вытяжка заготовкиосуществляется следующим образом. При разряде конденсаторной батареи,между электродами образуется канал разряда и низкотемпературная плазмавысокого давления. Расширение плазмы в свою очередь образует волнуюдавления, которая воздействует на центральную часть листовой заготовки(рисунок 4.4, б), вытягивая металл внутрь матрицы.
Под действием нагрузкифланец также частично смещается к центру. За счет растягивающих напряженийв радиальном направлении и сжимающих напряжений в тангенциальном, нафланцевой части заготовки образуются складки высотой менее величины зазора(рисунок 4.4, в), которые препятствуют течению металла и затрудняютдальнейшее формоизменение.Тот же импульс давления, что воздействует на заготовку, также действуетна инерционный разглаживатель. Поскольку разглаживатель значительнопревышает заготовку по массе, то разгоняется медленнее и приходит в движениес некоторым запаздыванием (рисунок 4.4, г). Инерционный разглаживательразгоняется, после чего ударяет по фланцевой части заготовки и тем самымустраняет образовавшиеся складки. После удара о заготовку происходит отскок,и разглаживатель возвращается в исходное положение с помощью упругогоэлемента (рисунок 4.4, д).
Поскольку складки на фланце устранены, происходитдополнительное формоизменение заготовки.При последующих разрядах процесс повторяется без переустановкизаготовки, вне зависимости от количества используемых импульсов давления.Предлагаемая интенсифицированная ЭГИ вытяжка-формовка зависит отмножества факторов: схемы нагружения, типа матрицы, толщины заготовки,массы разглаживателя, формы и длительности давления, величины начальногозазора и др. Создание компьютерной модели исследуемого процесса требует145предварительных расчетов, где указанные факторы будут рассмотрены поотдельности и в комплексе. Подробные расчеты приведены в приложениях Д, Е, Ж,а в данной главе использованы результаты.а)б)в)г)д)Рисунок 4.4 – Этапы формоизменения заготовки по предлагаемойинтенсифицированной схеме: а – исходное положение заготовки и оснастки;б – формоизменение центральной части заготовки; в – образование складок нафланцевой части заготовки, нарушение течения металла; г – движение инерционногоразглаживателя и разглаживание гофров на фланце; д – дополнительноеформоизменение заготовки без сопротивления гофровС учетом всех рассмотренных ранее задач, связанных с компьютерныммоделированием, были созданы расчетные модели исследуемого процесса,которые учитывают ряд физико-механических особенностей процессов,146позволяют варьировать ключевые параметры процесса, достаточно простые взадании исходных данных и при этом позволяющие получить результаты сприемлемой для инженерных расчетов точностью.Приразработкекомпьютерныхмоделейисследуемогопроцессаиспользовалась та же методика, что была описана в параграфе 2.6.1.
За основувзята схема нагружения с верхним расположением разрядной камеры относительнозаготовки. Основные изменения компьютерной модели исследуемого процесса оттрадиционной ЭГИ вытяжки-формовки состоят в том, что фиксированный прижимзаменяется подвижным инерционным разглаживателем, который может свободноперемещаться по оси z (по оси действия нагрузки).При создании расчетной модели, исходя из условий симметрии необходимоидостаточнорассматриватьоднучетвертуюзаготовки,матрицыиразглаживателя.
На рисунке 4.5 представлена 1/4 модели интенсифицированнойЭГИ вытяжки, ограниченная плоскостями симметрии с заданными граничнымиусловиями. Модель состоит из четырех основных элементов, обозначенных нарисунке: 1 – листовая заготовка, 2 – матрица, 3 – инерционный разглаживатель,4 – ограничитель. На рисунке 4.5 показана геометрия модели с открытойматрицей; для расчета других технологических ЭГИ процессов форму матрицыможно менять.Рисунок 4.5 – Геометрическая модель интенсифицированной ЭГИ вытяжкитонколистового и особо тонколистового металла: 1 – листовая заготовка; 2 – матрица;3 – инерционный разглаживатель; 4 – ограничитель147Все элементы модели представлены многослойными моментнымиоболочками: тип Belytschko для оснастки и тип Belytschko–Wong для заготовки.Материал оснастки принимался жестким (RIGID), для заготовки выбираласьмодель материала MPL с использованием интегрального коэффициентадинамичности для учета влияния скоростей деформирования.
Заготовкаразбивалась на треугольные элементы. Выбирались контактные условия Surfaceto Surface для обеспечения наилучших условий взаимодействия заготовки ижесткогооболочек,инструмента.атакжеКонтактнымалгоритмомпрепятствовалосьучитываласьпроникновениетолщиназаготовкивинструмент. Пример компьютерного расчета и его стадии показаны вприложении И.4.3. Эффективность интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовкиЭффективностьпредлагаемогометодавытяжкивсравнениистрадиционным ЭГИ методом показана на примере сравнительных расчетовпроцесса ЭГИ вытяжки-формовки тонколистовых круглых в плане заготовок излатуни Л68 толщиной 0.24 мм в открытую матрицу, а также натурныхэкспериментов. Подробные результаты расчетов представлены в приложении К.Компьютерные расчеты позволили зафиксировать момент взаимодействияразглаживателя с фланцем заготовки и устранения складок (рисунки К.1 – К.2) ипоказали возможность получения деталей большей высоты (на 24.1 %)(таблица К.1) с меньшим утонением в центральной части (на 2.1%).Результаты компьютерных расчетов подтверждены экспериментально.
Нарисунке 4.6 приведены примеры полученных заготовок из латуни Л68,полученных методом традиционной и интенсифицированной ЭГИ вытяжкиформовки.Максимальная высота деталей из латуни Л68, полученных методомтрадиционной ЭГИ вытяжки-формовки составила 22.1 мм (рисунок 4.6, а).
Призадании более высокого уровня энергии происходило нарушение сплошности148купола заготовки (рисунок 4.6, б). Метод интенсифицированной ЭГИ вытяжкиформовки позволил получить детали с высотой купола 27.5 мм без разрушенияматериала (рисунок 4.6, в).а)б)в)Рисунок 4.6 – Заготовки из латуни Л68, полученные методом ЭГИ вытяжкиформовки: а – традиционная ЭГИ на пределе возможностей; б – традиционная ЭГИпри передозировке энергии; в – интенсифицированная ЭГИ вытяжка-формовкаТаким образом метод интенсифицированной ЭГИ вытяжки-формовки сдополнительным использованием ресурса пластичности фланца, позволяетполучить детали большей высоты без дополнительного утонения и устраняетобразовавшиеся складки на фланце, что делает предлагаемый метод болееэффективным в сравнении с традиционной ЭГИ вытяжкой-формовкой.1494.4.
Технологические возможности интенсифицированной ЭГИвытяжки-формовкиТехнологияинтенсифицированнойЭГИвытяжки-формовкисдополнительным использованием ресурса пластичности фланца и качествополучаемых деталей комплексно зависят от величины заданного зазора междуматрицей и разглаживателем (∆ℎ ), массы разглаживателя (Ра ) и толщиныматериала заготовки (ℎ0 ).Увеличение начального зазора ∆ℎ между матрицей и разглаживателемведет к увеличению высоты складок, которые образуются в первой половинепроцесса формообразования. Если высота складок на фланце заготовкидостигает некоторого критического значения, то их полное устранение спомощью удара разглаживателя может оказаться невозможным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
