Технология ковки и обьёмной штамповки) / Modelirovanie_kovki_kolca

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени академика С.П. Королева

(национальный исследовательский университет)

Каргин В.Р., Б.В. Каргин

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ПРОШИВКИ КОЛЬЦА В ПРОГРАМНОМ КОМПЛЕКСЕ DEFORM 2D

Самара 2011

3

1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ПРОШИВКИ КОЛЬЦА В ПРОГРАМНОМ КОМПЛЕКСЕ DEFORM 2D

Рассмотрено пошаговое моделирование технологического процесса штамповки кольца с использованием программного продукта DEFORM 2D.

Моделируется последовательно операции объемной штамповки: осадка,

прошивка, правка. Для моделирования используется восьмая версия DEFORM 2D.

Просмотр результатов моделирования осуществляется в постпроцессоре

DEFORM 2D [1].

Анализ моделируемой задачи

При построении физической задачи необходимо определиться со

следующими параметрами:

-технологические характеристики процесса (размеры заготовки и инструмента, свойства материала заготовки и т.д.);

-контактные условия;

-тип и поведение кинематических нагрузок.

Основные этапы моделирования

Построение задачи объемной штамповки в DEFORM 2D будем осуществлять по следующим шагам.

Этап 1: Настройка DEFORM 2D.

Шаг 1 - Выбрать язык меню;

Шаг 2 - Выбрать систему единиц;

Шаг 2 - Выбрать тип решения;

Шаг 3 - Определить название и путь записи задачи;

Этап 2: Построение геометрии и конечно-элементной сетки;

Шаг 4 - Задать общее количество объектов задачи;

Шаг 5 - Построить геометрию;

Шаг 6 - Построить сетку конечных элементов;

Этап 3: Задание параметров задачи;

Шаг 7 - Задать свойства материала;

Шаг 8 - Задать условие перемещения;

4

Выполнить настройку задачи;

Шаг 9 - Выполнить позиционирование объектов;

Шаг 10 - Задать контактные условия;

Шаг 11 - Сохранить ключ и создать базу данных;

Шаг 12 - Запустить задачу на расчет;

Рассмотрим пошаговое построение задачи для расчета процесса прошивки кольца.

2. АНАЛИЗ МОДЕЛИРУЕМОЙ ЗАДАЧИ

Задача: Моделирование технологического процесса изготовления кольца операциями объемной штамповки. Технологический процесс состоит из следующих операций: осадка заготовки → прошивка → правки → удаление донной части → калибровки. Эскизы технологических операций с пооперационными размерами заготовки и оснастки представлены на рисунке ….

При этом на каждом операционном эскизе представлена величина перемещения пуансона.

Рисунок 1 - Операции технологического процесса изготовления кольца.

Для моделирования процесса вытяжки необходимо задать геометрию

заготовки и инструмента (то есть пуансона и матрицы).

5

Количество моделируемых в задаче геометрических элементов равно трем: 1 - заготовка (деформируемый объект); 2 - пуансон (деформирующий объект, перемещаемый с определенной

скоростью); 3 - матрица (деформирующий объект, неподвижный);

Для задания параметров процесса используется система единиц СИ [5, 6]:

плотность – кг/м3; длина – м; напряжение – Па; время – с; сила – Н.

Скорость перемещения пуансона относительно матрицы - 1 мм/с.

3.ЭТАП 1: НАСТРОЙКА И ЗАПУСК DEFORM 2D.

A. Через меню «Пуск → Все программы» запустить «DEFORM-2D»

(рисунок …).

3.a

Рисунок 2 - Запуск DEFORM-2D

B.В результате появляется окно «DEFORM-2D Ver 8.1»

Определим области используемые для работы с программой

C.Меню рабочих утилит.

D.Область рабочих иконок.

E.Pre Processor (препроцессор - используется для построения задачи).

F.Simulator (в данном случае используется для запуска задачи на расчет).

G.Post Processor (постпрепроцессор - используется для просмотра результатов моделирования).

Настройка параметров программы

6

H. Для настройки параметров программы используемых по умолчанию

запустить окно «Environment».

Меню рабочих утилит → Option → Environment.

I.Для выбора языка меню по умолчанию в закладке Region в строке

Language выбираем язык мены программы - Russian.

J.Для выбора системы единиц используемой по умолчанию в закладке

Region в строке Unit выбираем международную систему единиц - Si.

K.Для выбора типа решения в закладке Process поставить галочку на против Deformation.

L.Для подтверждения выбранных параметров нажать «Ok».

M.Для построения задачи создадим новый шаблон. Для этого необходимо запустить окно «Problem Setup». С этой целью, в меню рабочих иконок выберем иконку «New Problem».

N.В появившемся окне «Problem Setup» по умолчанию должна стоять точка напротив «Deform - 2D Preprocessor».

O.Соглашаемся с предложенными условиями. Для продолжения построения нажать «Next>».

P.В появившемся окне «Problem Setup» по умолчанию должна стоять точка напротив «Under problem home directory».

Q.Соглашаемся с предложенными условиями. Для продолжения построения нажать «Next>».

R.В появившемся окне «Problem Setup» в строке «Problem Name» введем имя задачи - «Prosivka».

S.На этом построение шаблона задачи закончено. Для запуска препроцессора нажать «Finish».

7

4. ЭТАП 2: ПОСТРОЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ И КОНЕЧНО-

ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕТКИ

4.1. ПОСТРОЕНИЕ ГЕОМЕТРИИ

Построить геометрию для заготовки, пуансона и матрицы. По умолчанию заготовки носит название - Workpiece, пуансон - Top Die, матрица - Bottom Die.

A.Добавить пуансон и матрицу нажав в окне построения задачи иконку

«добавить объект» (нажать два раза, один для добавления пуансона, другой для добавления матрицы). Оставляем назначенные по умолчанию названия.

B. При этом пуансон - Top Die должен иметь атрибут главного инструмента (стоит по умолчанию).

Строим геометрию для матрицы - Workpiece

C. Строим геометрию для заготовки - Workpiece. Для этого необходимо в окне построения задачи Deform - 2D Preprocessor выделить объект с названием

Workpiece.

D.Далее, в области построения задачи Deform - 2D Preprocessor нажать иконку «Геометрия».

E.В открывшемся в области построения задачи Deform - 2D панели выбрать закладку «Construct».

F.Для построения геометрии необходимо запустить окно «Geometry Primitive». Для этого в закладке «Construct» нажать клавишу «Primitive».

G.В открывшемся окне «Geometry Primitive» выбрать иконку «Cylinder».

H.В области «Размер» поставить значения цилиндра. В строке «Width

(W)» ставим значение радиуса цилиндра - 25, в строке «Height (H)» ставим значение высоты цилиндра - 120.

I.Для подтверждения выбранных параметров нажать «Ok».

J.В окне визуализации Deform - 2D Preprocessor появился контур

заготовки.

Строим геометрию для пуансона - Top Die

10

K.Для этого необходимо в окне построения задачи Deform - 2D Preprocessor выделить объект с названием Top Die.

L.В области построения задачи Deform - 2D Preprocessor нажать иконку

«Геометрия». В открывшемся в области построения задачи Deform - 2D панели выбрать закладку «Edit».

M. В таблице задать значения для точек описывающих геометрию пуансона. Первая точка - X = 0, Y = 125; вторая точка - X = 70, Y = 125 (для удобства позиционирования геометрию пуансона ставим выше заготовки).

Значения по Z во всех случаях остается равной нулю.

Строим геометрию для матрицы - Bottom Die

N.Для этого необходимо в окне построения задачи Deform - 2D Preprocessor выделить объект с названием Bottom Die.

O.В области построения задачи Deform - 2D Preprocessor нажать иконку

«Геометрия». В открывшемся в области построения задачи Deform - 2D панели выбрать закладку «Edit». В таблице задать значения для точек описывающих геометрию матрицы. Первая точка - X = 70, Y = -5; вторая точка - X = 0, Y = -5

(для удобства позиционирования геометрию матрицы ставим ниже заготовки).

Значения по Z во всех случаях остается равной нулю (по умолчанию).

На этом построение геометрии для первой операции технологического процесса изготовления кольца закончено.

11