Введение

Цель изучения дисциплины, место дисциплины в учебном процессе, структура дисциплины, распределение по часам, лекции, лабораторные работы, практика, вид отчетности (по рабочей программе).

Современный процесс ОМД  это процесс обеспечивающий получение заготовки детали максимально приближенной по форме и размерам к детали, с заданным уровнем свойств, при минимальных затратах материалов, энергии, времени, труда.

Процесс, обеспечивающий безопасность труда и не нарушающий экологию окружающей среды.

Обычно алгоритм разработки технологии включает следующие этапы:

1. Получение исходных данных и анализ технологичности детали с точки зрения получения этой детали методами ОМД (в основном получение формы детали без оценки вероятности разрушения металла в процессе пластической деформации).

2. Анализ банка возможных технологических процессов.

3. Выбор рационального варианта штамповки.

4. Определение переходов формообразования и выбор исходной заготовки.

5. Оценка вероятности разрушения металла в процессе пластической деформации.

6. Определение силы штамповки, работы деформации, удельной силы, построение графика технологических нагрузок.

7. Определение возможности снижения удельной силы штамповки (повышение стойкости инструмента).

8. Проектирование штамповой оснастки и выбор технологического оборудования.

9. Решение организационных вопросов, вопросов техники безопасности, расчет ожидаемого экономического эффекта.

Выполнение перечисленных выше этапов обеспечивает разработку технологического процесса, удовлетворяющего требованиям, предъявляемым к современной технологии, причем некоторые основные этапы (например-5,6,7) невыполнимы без использования математических моделей, современных вычислительных машин и применения обширных знаний теории и практики ОМД.

Понятие математической модели

Математической моделью пластического формоизменения заготовки называют его приближенное математическое описание, позволяющее найти в области пластического течения распределение скоростей деформаций, температур, напряжений, рассчитать вероятность разрушения металла в любом локальном объеме металла, конфигурацию заготовки в любой момент времени и определить оптимальные условия деформирования заготовки.

Под математическим описанием процесса понимают: уравнения, условия, неравенства, алгоритмы и программы для ЭВМ, позволяющие моделировать формоизменение заготовки.

Оптимальные условия деформации это:

температура, скорость деформирования, размеры и форма заготовки, положение заготовки и т. д., при которых возможно деформирование заготовки без разрушения металла;

условия, при которых обеспечивается заданный эксплуатационными требованиями уровень механических свойств заготовки, ее форма и размеры, соответствующие чертежу поковки;

условия, при которых имеют место минимальные затраты тепловой и механической энергии;

условия, при которых происходит макроскопически качественное формоизменение заготовки – отсутствие зажимов, складок, прострелов, возможных вследствие неправильного течения металла в полости штампа, что обусловлено формой исходной заготовки и ее укладкой, конструкцией штампа и т. д.;

условия, обеспечивающие удовлетворительную стойкость штамповой оснастки;

условия, обеспечивающие максимально возможную производительность.

Математическое моделирование процессов ОМД является частью дисциплины- теория обработки металлов давлением, предусмотренной Государственным образовательным стандартом. Согласно, учебного плана специальности 120400, ТОМД изучается студентами в 5,6,7 семестрах.

В пятом – основы физики и механики пластической деформации. В шестом – инженерные методы расчета и основы теории операций ОМД. В седьмом изучается один из современных исследовательских методов моделирования формоизменения заготовки в операции ОМД- метод конечных элементов.

Цель изучения дисциплины в седьмом семестре заключается в формировании знаний основ метода конечных элементов (МКЭ). МКЭ отличается от инженерных методов большими возможностями по расчету локальных характеристик Н.Д.С. заготовок и универсальностью. Метод не имеет ограничений, обусловленных размерностью задачи пластичности, формой заготовки, формой инструмента (штампа). Метод позволяет учесть при решении задач многие факторы и параметры процесса формоизменения заготовки в операции: температуру; скорость деформирования; условия трения; неоднородность свойств металла. Метод позволяет обнаружить на модели образование таких дефектов как: складки; зажимы; прострелы.

Результаты расчета Н.Д.С. заготовки методом МКЭ позволяют использовать различные модели разрушения металла при деформации, с учетом истории деформации отдельной частицы заготовки. Применение метода МКЭ позволяет на качественно ином уровне принимать проектировочные научно-обоснованные технические решения при разработке технологических процессов ОМД и тем самым уменьшать время опытной доработки этих процессов.