Лекция №7 Виртуальное производство. Характеристики и основные принципы работы сапр технологических процессов обработки металлов давлением

Теоретические вопросы:

7.1. Виртуальное производство

7.2. Предпосылки автоматизации проектирования технологических процессов

7.3. Математическое обеспечение виртуального производства

7.1. Виртуальное производство

Развитие кузнечно-штамповочного производства, его значение в экономии металла и энергии в машиностроении и других отраслях промышленности требует совершенствования технологических процессов, ускорения проектирования технологии и инструмента.

Труд технолога и конструктора по инструменту по своей производительности и качеству давно перестал удовлетворять потребностям современной промышленности. Поэтому уже на протяжении нескольких последних десятилетий ученые и инженеры-технологи всего мира занимаются вопросами автоматизации проектирования технологических процессов и оснастки.

С самого начала эта работа стала возможна благодаря интенсивному развитию и применению ЭВМ во всех сферах производства. Автоматизация проектирования технологических процессов и оснастки горячей объемной штамповки сокращает сроки и себестоимость проектирования, высвобождает инженеров-технологов от ручного труда при выполнении типовых проектных расчетов и графических работ.

Современные системы компьютерного инженерного анализа не только позволяют оценить принципиальную работоспособность будущей конструкции (например, по условиям прочности) – они нашли широкое применение при моделировании технологических процессов металлообработки, ковки и штамповки, литья металлов и пластмасс. Современные конечно-элементные системы дают возможность моделировать ситуации реальной эксплуатации изделий: попадание птицы в авиационный двигатель, столкновение автомобилей и т.п.

Из теории обработки металлов давлением известно, что в общем случае на поверхности контакта металла и инструмента имеются зоны скольжения и прилипания, протяженность и расположение которых зависят от форм ручьев штампа и заготовки, стадии процесса, условий трения, температуры, скорости движения штампов и других не менее важных параметров. Несмотря на развитые математические инструменты до появления в середине 90-х гг. ХХ века достаточно мощных ЭВМ методики проектирования базировались в большинстве случаев на дорогостоящих и длительных экспериментах, обработка данных которых производилась с применением весьма упрощенных аналитических зависимостях. В связи с этим с появлением развитого программного обеспечения, позволяющего исследовать напряженно-деформированное состояние заготовок и инструмента, основанных на линейных и нелинейных алгоритмах FEA, стали внедряться на передовых предприятиях. Использование программного обеспечения рассматриваемого класса, кроме очевидных преимуществ, в большинстве случаев позволяет получать процессы с оптимальными характеристиками. И исходя из вышеописанных предпосылок, в последнее десятилетие начала выстраиваться цепочка сквозного автоматизированного проектирования: разработка геометрической модели изделия - разработка геометрических моделей формообразующих поверхностей - компьютерное моделирование технологических процессов - изготовление пробного серийного инструмента на станках с ЧПУ - эксперимент - производство.