Рис. 12 - Кривые рабочего давления для детали типа фланец:
- - - - - экспериментальная; ---- - расчетная
В пятой главе приведены результаты по разработке системы автоматизированного проектирования процесса гидроэластичной вытяжки деталей цилиндрической формы, позволяющей определять оптимальный закон изменения давления в полости матрицы, а также оценивать степень утонения в опасном сечении заготовки.
Для разработки данной системы выбрана среда разработки приложений Delphi 7.0, в основе которой лежит концепция быстрого создания приложений (RAD - Rapid Application Development) с поддержкой объектно-ориентированного языка Object Pascal.
На рис. 13 рассмотрены основные подсистемы программы с укрупненными характеристиками.
Рис. 13 - Функциональная схема системы
Подпрограмма Raschet (рис. 14) входит в подсистему «Гидроэластичная вытяжка» и реализует расчет технологических параметров вытяжки. На вход программе подаются следующие величины: диаметр заготовки, толщина заготовки, радиус закругления пуансона, радиус изгиба, предел прочности материала, коэффициенты трения, коэффициент вытяжки, относительное сужение.
Подпрограмма «Main» входит в подсистему «Гидроэластичная вытяжка» и позволяет производить выбор типа процесса (с прижимом или без прижима) при вызове модуля для расчета технологических параметров процесса, а также служит для вызова справочных модулей «Помощь» и «О программе».
Рис.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Диссертация является законченной научно-исследовательской работой, в которой приведено решение актуальной задачи, имеющей большое значение для теории гидроэластчиной вытяжки и состоящей в совершенствовании технологического процесса вытяжки деталей цилиндрической формы на первом переходе.
В процессе теоретического и экспериментального исследований получены следующие результаты.
1. Разработана математическая модель процесса гидроэластичной вытяжки деталей цилиндрической формы, включающая аналитические зависимости для определения закономерности изменения давления в полости матрицы при заданной минимально возможной степени утонения заготовки в опасном сечении. Установлено, что давления в полости матрицы на начальном этапе вытяжки определяется из условия устойчивости участка фланца, затем - из условия устойчивости радиусного участка, и на последнем этапе - из условия необходимого формоизменения детали.
2. Проведен теоретический анализ напряженного состояния заготовки при гидроэластичной вытяжке (первый переход) деталей цилиндрической формы, получены аналитические зависимости для определения технологических параметров процесса - давления в полости матрицы, предельного коэффициента формоизменения, критического радиуса вытяжки и максимального утонения.
Для исследуемого процесса установлено, что силы трения на контакте заготовки и мембраны уменьшают растягивающие напряжения в опасном сечении заготовки.
При анализе напряженного состояния установлено, что, несмотря на наличие сил трения между мембраной и заготовкой, играющих положительную роль, как и при вытяжке в жестких штампах, с увеличением давления эластичной мембраны, степени деформации, механических свойств листового металла (в) и уменьшением радиуса изгиба заготовки на участке скругления (rизг) растягивающие напряжения в стенке заготовки увеличиваются.
Установлено, что с увеличением радиуса изгиба заготовки на участке скругления, относительной толщины заготовки и пластичности металла (ш) предельный коэффициент вытяжки уменьшается (увеличивается степень формоизменения).
3. Установлено, что на начальном этапе гидроэластичной вытяжки утонение в опасном сечении стенки заготовки увеличивается с ростом основных технологических параметров: давления в полости матрицы, пластичности листового металла (ш), степени деформации. Максимальное утонение находится в пределах 15 % от исходной толщины заготовки против 25-35 % при вытяжке в жестких штампах.
4. В ходе экспериментального исследования получены уравнения регрессии давления в полости матрицы и максимального утонения стенки заготовки с использованием математического планирования эксперимента и статистики. Установлено, что наибольшее влияние на давление в полости матрицы и степень утонения оказывают толщина исходной заготовки и степень формоизменения. Данные уравнения подтверждают результаты теоретического исследования: при определении давления в полости матрицы расхождение не превышало 18 %, а при определении для максимального утонения 14-16%.
5. Экспериментально определен коэффициент трения для материала рабочей накладки эластичной мембраны: для стали - 0,7, для алюминиевых сплавов - 0,1.
6. Разработан программный продукт, реализующий полученные аналитические зависимости, для определения характера изменения давления в полости матрицы при гидроэластичной вытяжке деталей цилиндрической формы с заданной степенью утонения.
Внедрение полученных результатов позволит шире использовать процесс вытяжки гидроэластичной матрицей в технологии изготовления цилиндрических полуфабрикатов и деталей.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ
1. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Исследование напряженного состояния заготовки при гидроэластиченой штамповке цилиндрических деталей // Молодые ученые - первые шаги третьего тысячелетия: труды электронной заочной конференции. - Ижевск: Изд-во Удмуртского государственного университета, 2000. - с. 56-61.
2. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Вытяжка гидроэластичной матрицей цилиндрических деталей без прижима // Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. - Вып. 2. - с. 32-34.
3. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Вытяжка гидроэластичной матрицей цилиндрических деталей с прижимом // Вестник ИжГТУ: Периодический научно-теоретический журнал Ижевского государственного технического университета. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2001. - Вып. 2. - с. 34-37.
4. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. САПР процесса гидроэластичной штамповки деталей цилиндрической формы // Материалы Международной научно-технической конференции посвященной 50-летию ИжГТУ (19-22 февраля 2002 г.). - В пяти частях. Ч. 2. Инновационные технологии в машиностроениии и приборостроении. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. - с. 175-179.
5. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Изменение толщины заготовки на начальном этапе гидроэластичной вытяжки цилиндрических деталей // Известия Тульского государственного университета. Механика деформируемого твердого тела и обработка металлов давлением. Ч. 1. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. - с. 224-229.
6. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Оптимизация давления в полости матрицы из условия равновесия участка фланца при гидроэластичной вытяжке // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. IV Междунар. науч.-технич. конф. (Ижевск, 29-30 мая, 2003 г.). - В 4 ч. - Ч. 1. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. - с. 94-95.
7. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Алгоритм расчета изменения толщины заготовки на начальном этапе гидроэластичной вытяжки цилиндрических деталей // Информационные технологии в инновационных проектах: Тр. IV Междунар. науч.-технич. конф. (Ижевск, 29 - 30 мая, 2003 г.). - В 4 ч. - Ч. 1. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2003. - с. 95-97.
8. Михайлов Ю.О., Дресвянников Д.Г. Штамповка жидкостной и эластичной средами как средство уменьшения разнотолщинности полых деталей // Высокие технологии - 2004: Сб. тр. науч.-технич. форума с междунар. участием: В 4 ч. - Ч. 4 - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2004. - с. 69-76.