Моделирование процессов вырубки-пробивки передающими средами

Abstract

В условиях повышения качества выпускаемой продукции и снижения ее себестоимости, листоштамповочное производство, являясь базой для авиакосмической промышленности, должно более интенсивно внедрять современные технологии производства и особенно проектирования. Существует достаточно большое количество факторов, влияющих на протекание процесса штамповки (в особенности деталей со сложной геометрией), более полный учет которых позволил бы оптимизировать такого рода процессы, снизив тем самым себестоимость изготовления и повысив качество. В настоящее время интерес с точки зрения оптимизации и окончательного установления природы поведения материала представляют процессы формообразования и разделения сложных деталей посредством эластичной передающей среды. Сюда можно отнести уточнение таких параметров, как значения максимальных допустимых значений утонения, прочность матрицы. Уточнение этих и других параметров позволит существенно снизить энергетические затраты. Определение этих и других параметров процессов листовой штамповки возможно при использовании современных методов анализа. Для проведения численных исследований в области листоштамповочного производства наиболее подходящими являются вариационный метод или МКЭ. Компьютерное моделирование позволяет исследовать поведение материала, кинематику перемещения заготовки в процессе формообразования, выбрать правильную схему нагружения заготовки, а также дает возможность рассматривать несколько вариантов расположения заготовки в матрице, что очень важно при штамповке тонколистовых деталей. Это обеспечивает значительное сокращение времени и затрат на проведение натурных экспериментов, уменьшение объемов технологической подготовки листовой штамповки. Построение математической модели на основе МКЭ позволяет определять не только необходимые параметры процесса, но и рассматривать процесс формоизменения на отдельных его стадиях, определять картину напряженно-деформируемого состояния, указывая при этом на опасные зоны чрезмерного утонения, потери устойчивости, на необходимость применения матрицы с подпором при вырубке тонколистового материала. Это дает возможность оценить качество отштампованного изделия по рассчитанным параметрам, использовать полученные результаты для проектирования формблоков передающей среды.

В умовах підвищення якості продукції та зниження її собівартості, листоштампувальне виробництво, що є базою для авіакосмічної промисловості, має більш інтенсивно впроваджувати сучасні технології виробництва і особливо проектування. Існує досить велика кількість факторів, що впливають на перебіг процесу штампування (особливо деталей зі складною геометрією), більш повний облік яких дозволив би оптимізувати такі процеси, знизивши тим самим собівартість виготовлення і підвищивши якість. В даний час інтерес з точки зору оптимізації та остаточного встановлення природи поведінки матеріалу становлять процеси формоутворення та розподілу складних деталей за допомогою еластичного середовища. Сюди можна зарахувати уточнення таких параметрів, як значення максимальних допустимих величин утонення, міцність матриці. Уточнення цих та інших параметрів дозволить суттєво знизити енергетичні витрати. Визначення цих та інших параметрів процесів листового штампування можливе при використанні сучасних методів аналізу. Для проведення чисельних досліджень у галузі листоштампувального виробництва найбільш підходящими є варіаційний метод або МСЕ. Комп'ютерне моделювання дозволяє дослідити поведінку матеріалу, кінематику переміщення заготовки в процесі формоутворення, вибрати правильну схему навантаження заготовки, а також дає можливість розглядати кілька варіантів розташування заготовки в матриці, що дуже важливо при штампуванні тонколистових деталей. Це забезпечує значне скорочення часу та витрат на проведення натурних експериментів, зменшення обсягів технологічної підготовки листового штампування. Побудова математичної моделі на основі МСЕ дозволяє визначати не тільки необхідні параметри процесу, а й розглядати процес формозміни на окремих його стадіях, визначати картину напружено-деформованого стану, вказуючи при цьому на небезпечні зони надмірного утонення, втрати стійкості, на необхідність застосування матриці з підпором при вирубуванні тонколистового матеріалу. Це дає можливість оцінити якість відштампованого виробу за розрахованими параметрами, використовувати отримані результати для проектування формблоків еластичного середовища.

During improvement of the quality of products and reducing its cost, sheet metal stamping production, being the basis for the aerospace industry, should more intensively introduce modern production technologies, especially design. There are a large number of factors influencing the stamping process (especially parts with complex geometry), more comprehensive consideration of which would allow to optimize such processes, thereby reducing the manufacturing cost and improving the quality. Currently the processes of forming and separation of complex parts by of an elastic pad are of interest from the point of view of optimization and the final determination of the nature of the behavior of the material. This includes the refinement of such parameters as the maximum permissible thinning, the strength of the die. Clarification of these and other parameters will significantly reduce energy required. Determination of these and other parameters of sheet metal stamping is possible due to application of the modern analysis methods. For numerical studies in the sheet stamping production, the variational method or FEM is the most suitable. Computer modeling makes it possible to investigate the behavior of the material, the kinematics of the workpiece movement during forming process, select the correct loading scheme for the workpiece, and also makes it possible to consider several options for the location of the workpiece in the die, which is very important for stamping thin sheet metal blanks. It provides a significant reduction of the time and costs for carrying out natural experiments, and decrease of technological preproduction preparation of sheet metal stamping. The development of a mathematical model based on the FEM makes it possible to determine not only the required parameters of the process, but also to consider the forming process during its certain stages, to determine the stress-strain state, indicating at the same time the problem zones of excessive thinning, loss of stability, the need to apply a die with a back pressure for cutting of thin sheet metal blanks. It allows to evaluate the quality of a ready product according to the calculated parameters, to use the results obtained for the design of elastic pad.