Одним з найбільш поширених у штампувальних технологічних процесах є штампування згинанням-формуванням. Раніше в роботі [1] показано, що відмінною особливістю процесу згинання-формування є вільна взаємодія інструмента (еластичне середовище) з плоскою заготовкою у вигляді полоси, що спирається на абсолютно жорстку опору, інструмент, що є носієм форми деталі. Вільне згинання-формування еластичним середовищем має великі технологічні можливості і граничну простоту змінного інструмента. Якість поверхні отриманої деталі, як і в інших видах штампування, залежить від чистоти оброблення поверхні інструмента.
Плоска заготовка стає під дією зусиль з боку пуансона і еластичної матриці просторово зігнутою деталлю. До основних параметрів процесу згинання еластичним середовищем належать зусилля деформації, потрібний деформувальний тиск, глибина згинання, необхідна твердість і міцність поліуретану, а також параметри, що визначають точність процесу.
Розв’язки задач з визначення основних параметрів процесу штампування потребують максимально можливої лінеаризації фізико-механічних процесів і геометричних граничних умов, використання поетапного розв'язування. Проте прийняті допущення не мають істотно спотворювати дійсну фізику процесу. Для оцінювання рівня відповідності модельного процесу натурному необхідно потім провести порівняння результатів із заздалегідь вибраними критеріями.
При побудові математичної моделі операції згинання-формування еластичним середовищем на жорсткій матриці були використані такі припущення: тиск з боку еластичного середовища на заготовку є гідростатичним; напруження за нормаллю до товщини оболонки (через їх малість порівняно з напруженням, що діє в площині листа) приймається таким, що дорівнює нулю, через малість відносної товщини стінки формованої деталі.
Внаслідок малості деформацій елементів оснащення (матриці) порівняно з деформаціями заготовки з метою спрощення розрахунку і скорочення машинного часу деформаціями елементів оснащення можна нехтувати. У зв'язку з цим матрицю приймають абсолютно твердим тілом. Механічні параметри матеріалу заготовки визначають за білінійним законом зміцнення, теплові ефекти не враховують.
При реалізації математичної моделі була створена і влагоджена програма для ПЕВМ, що дозволяє методом послідовних наближень визначити НДС формованої заготовки на кожному кроці навантаження аж до моменту появи однієї з можливих (на цій операції) технологічних відмов деформаційного типу.
На основі безмоментної теорії тонкостінних оболонок розроблено математичну модель операції штампування деталей з листа еластичним середовищем по жорсткій матриці. Для реалізації такої моделі в системі комп'ютерного моделювання складено алгоритм і програму розрахунку НДС формованої заготовки.
Застосування пропонованої математичної моделі дає змогу не лише проектувати операції згинання-формування еластичним середовищем, але і вирішувати завдання, пов'язані з її оптимізацією. Крім того, створюються передумови для оцінювання технологічності деталі, що виготовляється, ще на стадії проектування конструкції Для дослідження було вибрано деталь типу кутника з опуклим бортом. У процесі штампування для отримання остаточної форми деталі здійснюють згинання борту. Вирішення завдань аналогічно роботі [1] проводять у два етапи в першому буде здійснено безпосереднє формоутворення, а в другому розглянуто залишкові явища процесу, в даному випадку – пружинення. Таке розмежування пов'язано із специфікою МСЕ системи ANSYS/LS – DYNA [2]. Це обумовлено істотною фізичною і геометричною нелінійністю процесу згинання-формування, що характеризується протяжними контактними поверхнями і значними пластичними деформаціями.
На основі проведених досліджень і розрахунків було отримано ряд теоретичних даних про різні технологічні параметри процесу згинання-штампування. Обчислення за спрощеними формулами, дозволило отримати попередні дані за такими параметрами процесу як потрібний для формоутворення тиск, кут пружинения, можливі величини змін товщини заготовки. Проте цей розрахунок не дає повного уявлення про якість отримуваного виробу. Особливо це стосується складних деталей типу опуклого кутника, де відбувається складний процес формоутворення, всі чинники якого можна врахувати лише при проведенні дуже громіздких розрахунків. Побудова математичної моделі на основі МСЕ дозволяє не лише визначити необхідні параметри процесу, але й розглянути процес формозміни на окремих його стадіях, визначити картину напружено-деформованого стану, виявити найбільш небезпечні зони в процесі згинання-штампування, зміну товщини матеріалу, а також простежити поведінку матеріалу після розвантаження. Все це дає можливість оцінити якість отримуваного виробу за визначеними параметрами процесу, а також добитися бажаних результатів шляхом варіювання початкових параметрів моделі. Для того, щоб оцінити прийнятність використання такого методу для оцінювання якості деталі і розрахунку потрібних параметрів процесу необхідно визначити збіг результатів, що отримуються при моделюванні, з експериментальними даними, тобто оцінити отриману погрішність даних.
Список літератури:
1. Застела О. М. Моделювання процесу штампування діафрагми згинанням листової заготовки еластичним середовищем / О. М. Застела, О. В. Трифонов, В. П. Водолажський // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. Аэрокосм . ун-та им. Н. Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 84. – Харків, 2019. – С. 93–109.
2. Hallquist J. O. LS-DYNA theoretitsal manual / J. O. Hallquist. Livermore Software Technology Tsorporation: Livermore, TsA, 2006. – 498 p.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter