Особенности экономичных схем штамповки поковки сложной формы в открытом штампе, проектируемых с применением численного моделирования
Автор: Вовченко Арменак Владимирович, Костенко Константин Александрович, Катрич Оксана Игоревна
Журнал: Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 1 т.18, 2018 года.
Бесплатный доступ
Введение. Исследуется процесс объемной штамповки (ОШ) поковки сложного сечения в открытом штампе. Цель работы - определение формы и числа технологических переходов штамповки для достижения условий ограничения по принятым параметрам. При проведении изысканий определялись следующие снижаемые параметры: неравномерность деформированного состояния в рассматриваемом сечении готовой поковки; расход металла на облойную часть поковки; относительная протяженность стадии доштамповки (течение металла только в облой). Материалы и методы. Исследования базируются на применении численного метода конечных элементов (МКЭ) к решению прямых и обратных задач формоизменения в процессе объемной штамповки. В качестве программного средства использован комплекс QForm. Результаты исследования. Показано, что расход металла может быть снижен с 13-17 % от объема поковки в выбранном сечении до 1,8-3,5 %. Относительная протяженность стадии доштамповки может быть сокращена с 17 % до 0,4 %. Неравномерность распределения накопленной деформации по сечению оценивалась по соответствующему критерию. Он может быть снижен до пределов, характерных для задач оптимизационного уровня (при использовании заготовки фасонной формы) или уровня рациональных значений (при введении одного заготовительного перехода). Обсуждение и заключения. Рассматриваемая в работе количественная система оценки процессов штамповки может применяться в обобщенном виде к любым формам изделий ОШ. Это позволяет повысить качество поковок и существенно снизить их технологическую себестоимость.
Объемная штамповка в открытых штампах, расход металла на облой, метод конечных элементов (мкэ), неравномерность распределения деформированного состояния, относительная протяженность стадии доштамповки
Короткий адрес: https://sciup.org/142214930
IDR: 142214930 | УДК: 621.73.043 | DOI: 10.23947/1992-5980-2018-18-1-38-49
Features of efficient schemes of complex-shaped forging stamping in an open die designed using numerical simulation
Introduction. The die stamping (DS) process of the compound cross-section in an open die is considered. The work objective is to determine the form and number of operating steps to obtain the limiting conditions by the adopted parameters. During the investigation, the following lower parameters are determined: uneven strained condition of the considered section of the finished forging; metal consumption on the forging flashes; relative length of the stage of stamping finishing (metal flow only to the flash). Materials and Methods. The study is based on the use of the numerical finite element method (FEM) for the solution to direct and inverse problems of the component forming under die forging. QForm package is used as a software tool. Research Results. It is shown that the metal consumption can be reduced from 13-17% of the forging volume in the selected section to the values of 1.8 to 3.5%. The relative length of the stamping finishing stage can be reduced from 17% to 0.4%. The nonuniformity of the distribution of the cumulative deformation along the cross-section is estimated by the corresponding criterion. It can be reduced to the limits typical for optimization-level tasks (when using a profile piece-part) or a level of rational values (under the introduction of a single blanking pass). Discussion and Conclusions. The quantification of stamping processes considered in this paper can be applied in the generalized type to any form of DS products. This allows improving the quality of forgings and significantly reducing their production cost.
Список литературы Особенности экономичных схем штамповки поковки сложной формы в открытом штампе, проектируемых с применением численного моделирования
- Моделирование процесса штамповки шара/В. Н. Перетятько //Известия вузов. Черная металлургия. -2008. -№ 12. -С. 30-31.
- Ковка и штамповка. Справочник в 4 т./Под ред. Е. И. Семенова. -Москва: Машиностроение, 1986. -Т. 2. -592 с.
- Губкин, С. И. Выяснение причин расслоения металла (в плоскости облойного мостика) при объемной штамповке/С. И. Губкин, А. В. Юшков, С. И. Добровольский//Сб. науч. тр. ФТИ АН БССР. -Минск: Изд-во АН БССР, 1955. -Вып. 2. -С. 16-22.
- Охрименко, Я. М. Технология кузнечно-штамповочного производства/Я. М. Охрименко. -2-е изд., перераб. и доп. -Москва: Машиностроение, 1976. -560 с.
- Заславский, В. М. Новое в технологии штамповки дисков и колес/В. М. Заславский//Кузнечно-штамповочное производство. -1994. -№ 1. -С. 25-26.
- Вовченко, А. В. Совершенствование технологии процессов объемной штамповки на основе применения гранично-элементных расчетов/А. В. Вовченко. -Ростов-на-Дону: Изд. центр ДГТУ, 2011. -264 с.
- Автоматизированная система Форм-2Д для расчета формоизменения в процессе штамповки на основе метода конечных элементов/Г. Я. Гун //Кузнечно-штамповочное производство. -1992. -№ 9/10. -С. 4-7.
- Алиев, Ч. А. Система автоматизированного проектирования технологии горячей объемной штамповки/Ч. А. Алиев, Г. П. Тетерин. -Москва: Машиностроение, 1987. -224 с.
- Тетерин, Г. П. Основы оптимизации и автоматизации проектирования технологических процессов горячей объемной штамповки/Г. П. Тетерин, П. И. Полухин. -Москва: Машиностроение, 1979. -284 с.
- Резников, Ю. Н. Оптимизация заготовительных ручьев для поковок, изготовляемых объемной штамповкой/Ю. Н. Резников, Г. Г. Калинин//Кузнечно-штамповочное производство. -1998. -№ 10. -С. 8-10.
- Reznikov, Yu. N. Ob optimizatsii protsessov deformirovaniya metallov /Yu. N. Reznikov, A. V. Vovchenko, V. E. Zhilenkov//Russian Metallurgy (Metally). -2006. -№ 1. -P. 33-37.
- Резников, Ю. Н. Уменьшение длительности стадии доштамповки на основе моделирования формоизменения/Ю. Н. Резников, А. В. Вовченко, А. В. Быкодоров//Кузнечно-штамповочное производство. -2001. -№ 4. -С. 33-36.
- Вовченко, А. В. О возможности улучшения решений обратных задач расчета формоизменения в процессах ОМД/А. В. Вовченко, Ю. Н. Резников, А. Н. Соловьев//Изв. вузов. Северо-Кавк. регион. -2009. -№ 3. -С. 60-64. -(Технические науки).
- Reznikov, Yu. N. Raschet formy i razmerov zagotovok v protsessakh ob''emnoy shtampovki metodom verkhney otsenki /Yu. N. Reznikov//Steel in the USSR. -1979. -February. -P. 78-82.
- Вовченко, А. В. Оценка уровня оптимальности распределения накопленной деформации в поковках, изготавливаемых в открытых штампах/А. В. Вовченко//Вестник Дон. гос. техн. ун-та. -2011. -Т. 11, № 6 (57). -С. 833-841.