МУ курс раб омд 52с

•механическиесхемыприложениясилиНДСпридеформировании(1–1,5 стр.);

•основные параметры и характеристики процесса, получаемые расчетным путем (1–2 стр.);

•обзориспользуемыхметодоврасчетаосновныхпараметровпроцесса(1–3 стр.).

3.3.2. Источники информации и работа с ними

Прежде чем приступить к написанию литературного обзора, следует внимательно просмотреть первичные источники информации (прилож. 6), отмечая в специальной тетради страницы, относящиеся к тому или иному подразделу литературного обзора (см. разд. 3.3). Сравнить информацию, относящуюся к одному и тому же подразделу, и отобрать из имеющихся источников наиболее ценную и релевантную информацию для включения в соответствующий подраздел.

Подразделы должны иметь переходные связки между собой с тем, чтобы работа смотрелась цельной. Следует избегать эклектики в представлении материала: разрозненный, не связанный воедино материал вызывает чувство неудовлетворения у читающего.

Терминология и обозначения в различных источниках могут отличаться. Поэтому их необходимо привести к единому виду в рамках курсовой работы.

Литературный обзор должен включать не менее 15 источников информации. При цитировании следует ссылаться на номер источника и номера соответствующих страниц. Например, «… в монографии [3, с. 2] указывается, что при гибке полосы возможен учет упрочнения в виде степенной или линейной зависимости». Здесь номер [3] в ссылке указывает на порядковый номер источника в библиографическом списке в конце работы. Библиографический список формируется в порядке следования ссылок в тексте пояснительной записки.

Цитируемая литература должна быть релевантной, т. е. непосредственно относящейся к разрабатываемой теме.

Источники хранения информации:

•областные, городские, районные библиотеки;

•научная библиотека университета;

•библиотеки промышленных предприятий;

•центр научно-технической информации;

•ресурсы Internet.

Расширить базу поиска можно за счет вторичных источников из библиографических источников, указанных в книгах по теме курсовой работы. Можно также воспользоваться рефератами из реферативных журналов «Механика» и «Технология машиностроения». Ценную информацию также можно найти в авторефератах диссертаций и «Летописях диссертаций», хранимых в библиографическом отделе «Дворца книги» и в отделе диссертаций университета.

3.4. Постановка задач и выбор методов их решения

Этот раздел работы должен содержать следующие подразделы:

• схема реализации и параметры процесса (0,5 – 1 л.);

11

•выделение основных и вспомогательных параметров процесса (0,5 – 1 л.);

•специфические условия реализации процесса формообразования (0,5 л.);

•определение расчетных параметров (0,5 л.);

•выбор методов получения расчетных параметров (0,5 л.).

3.4.1. Схема реализации и параметры процесса

Вданном подразделе следует поместить рисунки, иллюстрирующие процесс в начальной, промежуточной и конечной стадиях, и дать краткое пояснение реализации процесса по этим рисункам.

На каждом из рисунков следует представить наиболее характерный разрез детали и инструмента с указанием необходимых геометрических параметров заготовки и инструмента, а также силовых воздействий (сил, моментов) на заготовку. Позиции, обозначающие заготовку и элементы инструмента вынести в подрисуночную надпись.

3.4.2. Выделение основных и вспомогательных параметров процесса

На основе литературного обзора выделить основные параметры процесса, которые можно определить расчетным путем, а также вспомогательные параметры, которые могут задаваться технологически, например, на основе экспериментальных исследований. Такими вспомогательными параметрами могут быть радиусы скругления матрицы при вытяжке, длина или угол конического участка при редуцировании, температурный режим формообразования1 и т. д. Для определения вспомогательных параметров следует обращаться к справочникам по холодной или горячей штамповке. Подраздел «Выделение основных и вспомогательных параметров процесса» должен содержать следующую таблицу (табл. 2). Обозначения параметров должны согласовываться с обозначениями на схеме реализации процесса.

(*) – указывается номер литературного источника, на основе которого произведен выбор данного параметра (ссылка, например, в виде [5, с. 48])

Допускается сводить основные параметры в одну таблицу, а вспомогательные –

вдругую.

1Если температура и/или ее распределение подлежат расчету, то температурный режим следует отнести к основным параметрам.

12

3.4.3. Специфические условия реализации процесса формообразования

Вданном подразделе надлежит описать особые условия осуществления процесса, например, изменение температурного режима по ходу процесса, различие условий смазки на различных участках заготовки, изменяющийся скоростной режим, особые требования к инструменту (например, требование насечки или рифления на локальных участках для изменения трения), приложение неучтенных или преднамеренных воздействий на заготовку (например, ультразвук) и т. д.

Внекоторых случаях специфические условия реализации процесса могут кардинальным образом изменять процесс формообразования и, следовательно, его параметры. Тщательная разработка данного подраздела облегчит формулировку допущений при решении задач работы в математической постановке.

3.4.4. Определение расчетных параметров

На основе анализа табл. 2 и специфических условий реализации процесса здесь следует окончательно определить параметры, подлежащие расчету. Определение основных параметров процесса формообразования фактически резюмирует постановку задач в наиболее общей форме. Постановка частных задач в математической форме описана в разд. 3.5.2.

К сожалению, невозможно дать общий набор параметров, которые были бы адекватны любому процессу ОМД, или же рецептуру их определения. Можно лишь указать группы вопросов, которые обычно решаются при разработке того или иного процесса формообразования:

•напряжения и их распределение в очаге деформации;

•деформации в процессе формообразования;

•перемещения частиц заготовки относительно инструмента или друг друга;

•силовые параметры процесса;

•температурные режимы формообразования;

•смазка заготовки;

•потеря устойчивости элементов заготовки;

•характеристики размерной точности пружинение, отклонения линейных размеров);

•вопросы качества поверхности;

•предельные возможности.

Следует иметь в виду, что основные расчетные параметры процесса определяются исходя из напряженно-деформированного состояния заготовки, выявляемого в результате решения соответствующей задачи формообразования одним из методов ТОМД.

3.4.5. Выбор метода получения расчетных параметров

Подходящий метод получения расчетных параметров обычно уже выявляется на стадии подготовки литературного обзора. Иногда для определения одних и тех же параметров применяются различные методы. Выбор метода зави-

13

сит от вида процесса, формы заготовки, совокупности определяемых параметров, возможностей метода, трудоемкости его реализации и ряда других.

Приведем основные методы решения технологических задач обработки металлов давлением [1 – 20]:

•метод линий скольжения (МЛС) [4, 5];

•инженерный метод (ИМ) [1 – 4, 5, 7, 8];

•метод прямого интегрирования (МПИ) [1 – 4, 5, 7, 8];

•метод верхней оценки (МВО) [1, 3, 19];

•метод сопротивления пластическим деформациям (МСПД) [11];

•вариационные методы (ВМ) [13, 14];

•метод конечных элементов (МКЭ) [15].

Краткий обзор методов и их возможностей дан в прил. 7 настоящего посо-

бия.

Использование каждого из этих методов связано с четким представлением разрешающих уравнений, условия пластичности для них и граничных условий в соотнесении с определенной системой координат, соответственно. При математической постановке задач нужно понимать, какие возможности предоставляет тот или иной метод и выход на какие технологические параметры возможен. Поэтому при подготовке данного подраздела необходимо ознакомиться с краткой характеристикой методов в прил. 7, а после предварительного выбора необходимо внимательно прочитать теорию выбранного метода в базовом курсе [19].

Рекомендуется в данный раздел работы включить таблицу анализа методов (табл. 3) в приложении к решаемым задачам.

Таблица 3 Анализ методов ТОМД в приложении к решаемым задачам

Табл. 3 надлежит заполнить по каждому из методов. Естественно, для выбранного метода в колонке «Причина отвода метода» в табл. 3 должен стоять пробел, а в колонке «Примечания» – комментарий «Выбранный метод». Далее по тексту целесообразно дать его преимущества, то есть обосновать его выбор.

14

3.5. Решение поставленных задач

Данный раздел должен содержать следующие подразделы:

•допущения (1 – 2 стр.);

•постановка задачи и исходные уравнения выбранных методов (1– 2 стр.);

•получение основных решений (9 – 12 стр.);

•первичная оценка полученных решений (1 – 2 стр.).

3.5.1. Допущения

При формулировке допущений следует учитывать как допущения, связанные с реализацией процесса (например, по поводу учета трения с применением одного из законов: Амонтона-Кулона, Зибеля, Эйлера, или же по поводу распределения температуры нагрева по телу и ее изменению во времени), так и допущения, присущие выбранному методу решения задачи.

Особое внимание следует обратить на формулировку допущений, связанных со свойствами заготовки, поскольку учет последних может быть продиктован как реальным поведением металла, так и ограничениями применяемого метода решения задач. К свойствам материала, которые могут учитываться при теоретическом анализе, относятся: анизотропия, деформационное упрочнение, несжимаемость, проявление эффекта Баушингера. Форма допущений, в которой отражаются те или иные свойства материала, существенно влияет на возможность разрешения задачи формообразования. Например, анизотропное поведение материала может быть учтено только по трем направлениям (ортотропное тело), что облегчает решение задачи формообразования анизотропного тела, а упрочнение можно учесть с помощью линейной или степенной функции, что также влияет в общем случае на разрешимость задачи.

Немаловажное значение имеет постулирование вида напряженнодеформированного состояния при формообразовании. По возможности, НДС заготовки всегда следует сводить к плоскому деформированному или плоскому напряженному состоянию. Этим уменьшается количество искомых параметров процесса.

Каждое из допущений должно быть надлежащим образом обосновано со ссылками на литературные источники.

3.5.2. Постановка задачи и исходные уравнения выбранных методов

В данном подразделе прежде всего следует выполнить эскиз рассматриваемой операции, изобразить заготовку и инструмент (при необходимости в исходном, промежуточном и конечном положениях или же в наиболее характерном положении), сделать необходимые обозначения на рисунке, выбрать положение системы координат. Систему координат надлежит выбирать таким образом, чтобы используемые уравнения принимали наиболее простой вид и допускали решение в замкнутом виде. То же самое относится и к определению вида системы координат. Например, для тел вращения с осевой симметрией пред-

15

почтительной будет цилиндрическая система координат, а при равномерной нагрузке вдоль оси симметрии задача и вовсе может свестись к плоской задаче в полярной системе координат. Обычно систему координат располагают таким образом, чтобы ее оси были направлены по направлениям главных напряжений или деформаций, если их расположение можно прогнозировать априори в силу каких-либо соображений.

Перечислить параметры, подлежащие определению в результате решения задачи, с учетом обозначений рисунка и выбранной системы координат.

Применительно к выбранной системе координат записать исходную систему уравнений, используемую в данном методе. Исходная система уравнений должна быть записана первоначально в полной форме (преимущественно в тензорном виде), а затем, с учетом допущений, она должна быть приведена к рабочему виду.

Сформулировать условие пластичности в общем виде, а затем свести его к рабочему виду с учетом допущений и в соответствии с выбранной системой координат.

Сформулировать граничные условия для данной задачи. Граничные условия могут относиться к напряжениям, деформациям или перемещениям. Наиболее просто формулируются граничные условия для напряжений, выходящих на свободные поверхности под прямым углом: они всегда нулевые. Граничные условия на контактных поверхностях, особенно для касательных напряжений, не всегда очевидны. Поэтому их следует постулировать, если отсутствуют ка- кие-либо приемлемые аналогии.

Для некоторых процессов при постановке задач необходимо произвести уточнение ряда условий. Например, для процессов горячей обработки металлов необходимо предварительно установить оптимальные температурные режимы, изученные в курсе горячей штамповки. Разумеется, в зависимости от выбранного метода решения постановка задачи может быть различной по набору исходных уравнений и сопутствующих условий. Примеры постановки задач пластического формооизменения можно найти в базовом курсе ТОМД [19].

3.5.3. Получение основных решений

Получение основных решений представляет собой ядро курсовой работы. Ввиду отсутствия достаточного опыта решения сложных задач пластического формообразования у студентов, первоначально следует разобрать два-три примера решения аналогичных задач из источников цитируемой литературы, а затем приступить к решению поставленной задачи.

В процессе решения задачи следует приводить все промежуточные выкладки, расшифровывать обозначения, давать обоснование использования тех или иных математических приемов. Нумерацию формул, расшифровку обозначений и пр. производить в соответствии с разд. 2 настоящих методических указаний.

Как правило, в данном подразделе первоначально находят характеристики напряженно-деформированного состояния, а уже на их основе переходят к оп-

16

ределению макропараметров (технологических параметров): сил деформирования, моментов, точностных параметров (в частности, пружинения, предельных возможностей процесса формообразования и других.

Следует заметить, что выявление предельных возможностей процесса важно с точки зрения технологичности изготовления детали. Может оказаться, что выбранная схема реализации процесса не допускает изготовление данной детали, что выявляется на основе анализа предельных возможностей процесса в течение изучения темы по источникам литературы. В этом случае следует дать предложения по изменению конструкции детали или по применению иной схемы реализации процесса или же по увеличению числа технологических переходов еще до начала постановки задачи и ее решения.

Набор выходных параметров, как указывалось ранее, специфичен для каждого из рассматриваемых процессов, как, впрочем, и для применяемого метода решения задачи пластического формообразования. Обязательным требованием является определение совокупности тех параметров данного процесса, которые необходимы для выполнения расчетов с целью его проектирования.

3.5.4. Первичная оценка полученных решений

Полученные решения должны быть подвергнуты первичной оценке на предмет их корректности по следующим критериям:

•размерности левой и правой частей расчетной зависимости;

•предельным параметрам, входящим в зависимости, таким, как коэффициент трения, размерные параметры, асимптотика решений.

3.6.Обработка результатов, табуляция функций, графическая интерпретация зависимостей

На основе полученных параметров напряженно-деформированного состояния произвести вычисление силовых, энергетических, точностных, предельных параметров с помощью прикладных программ. Для технологических параметров произвести табуляцию функциональных зависимостей с применением одного из специализированных пакетов прикладных программ (MathCad версий 7.0 и выше, Excel, MathLab и др.) путем прогонки функций по характеристическим факторам (аргументам). Для наглядного представления зависимостей следует построить их графики, используя один из факторов в качестве аргумента, а второй – в качестве параметра. Другие переменные следует фиксировать в соответствии с заданными исходными данными задачи. Зависимости для табулирования определяет руководитель.

3.7.Обсуждение результатов, сравнение с расчетными

иэкспериментальными данными из технологической практики

Полученные результаты следует подвергнуть анализу и обсуждению с точки зрения их соответствия реальным данным, выявленным на стадии литера-

17

турного исследования темы. Следует сравнить полученные решения с аналогичными экспериментальными или теоретическими зависимостями других авторов. При этом важно проследить поведение кривых, полученных в результате табуляции, и кривых, полученныъ другими авторами. Если задание работы предусматривает проведение экспериментальных работ, то сравнение следует производить с полученными экспериментальными данными.

Вобязательном порядке надлежит привлекать физические основы процессов ОМД для объяснения поведения кривых: теорию дислокаций, модели разрушения, диаграммы и зависимости, отражающие поведение материала заготовки в зависимости от факторов процесса и т. п.

Вданном разделе следует обсудить параметры точности процесса и его ограничения по каждому из факторов, входящих в модели.

3.8. Преимущественные схемы реализации процесса

В данном разделе надлежит предложить несколько схем формообразования детали с применением различного оборудования и различной оснастки, кратко охарактеризовать каждую из схем, отмечая ее преимущества и недостатки, и выбрать предпочтительную схему с учетом требований к процессу, качеству детали и сопутствующим затратам. Изобразить на чертеже в разрезе деталь и технологическую оснастку и дать краткое описание выбранной схемы.

3.9. Заключение

Заключение должно кратко резюмировать результаты работы. Обычно каждый абзац заключения дает концентрированное выражение сути и содержания соответствующего раздела работы в конкретной форме с приведением оценочных (желательно числовых) данных. В заключении не должно быть фраз общего характера; из него должно быть понятно, что сделано студентом в работе, какие результаты получены, какова степень его эрудиции и понимания связи теоретического рассмотрения процессов с их практическим воплощением.

Число абзацев в заключении примерно должно соответствовать числу основных разделов работы.

3.10. Библиографический список

Библиографический список следует сводить в табличную форму и располагать в порядке ссылок на них в работе. Правила цитирования источников да-

ны в разд. 2.

3.11. Оглавление

Оглавление рекомендуется также свести в трехколоночную таблицу, первая колонка которой соответствует номерам разделов и подразделов, вторая ко-

18

лонка содержит название раздела или подраздела, а в третьей колонке указывается номер страницы, на которой расположен заголовок раздела/подраздела.

3.12. Приложения

Обязательным приложением к работе являются графические материалы к докладу. Для выполнения доклада по теме необходимо предварительно подготовить графические материалы, которые выносятся на формат А2. Также выполняется распечатка листа графических материалов на формат А4 и помещается в качестве приложения в работу. Данные, размещаемые на листе графических материалов, приведены ниже.

1.Название темы.

2.Эскиз операции и механические схемы напряженнодеформированного состояния.

3.Исходные данные: размеры, материал, способ реализации процесса.

4.Выбор метода решения задачи.

5.Постановка задачи:

•допущения;

•исходные уравнения и граничные условия.

6.Решение задачи в общем виде:

•напряжения: расчетные зависимости, эпюры;

•деформации: расчетные зависимости, (нейтральный слой, перемещения), эпюры;

•силовые факторы: зависимости, графики;

•характеристики точности: зависимости, графики;

•предельные возможности: зависимости, графики.

7.Графики по результатам табуляции решений (по характерным параметрам, не указанным ранее).

8.Экспериментальные результаты:

•эскизы методики, указание погрешности;

•сводка результатов.

9.Сравнение с теорией (оценка точности): можно показать на ранее при-

веденных графиках или указать отдельно.

10.Схема реализации процесса:

•указание возможных видов оборудования для реализации процесса (тип оборудования, характеристики, эскиз);

•эскиз заготовки в инструменте при реализации процесса (разрез). Отбор и компоновка материала на листе предоставляется студенту. При-

мер графических материалов к докладу приведен в прил. 5.

Для формирования банка данных работ, подготовки методических материалов по дисциплине и в целях контроля обязательной является передача электронной копии работы преподавателю с возвратом студенту носителя информации.

19

Наличие проверенной преподавателем работы, листа графических материалов и переданной преподавателю электронной копии работы обеспечивает студенту допуск к защите работы.

3.13. Доклад к защите

При подготовке доклада его содержание следует привязывать к содержанию листа графических материалов. Доклад к защите работы в письменной форме от студента не требуется. При защите работы не предполагается использование каких-либо материалов, кроме листа графических материалов, однако студенту следует продумать содержание и объем своего доклада, а также последовательность изложения материала. Ниже приводится примерная структура доклада при защите курсовой работы.

1.Краткая характеристика области, к которой относится вопрос.

2.Существующие проблемы и пробелы, относящиеся к вопросу (в том числе дефекты, проблемы реализации и т. п.).

3.Общая постановка задачи и формулировка входящих подзадач.

4.Краткая характеристика возможных методов решения поставленных задач, выбор и обоснование подходящего метода.

5.Допущения и оговорки.

6.Формализация задачи (задач): выбор системы координат, запись уравнений, принятые обозначения.

7.Решение задачи: вывод уравнений, получение замкнутых решений.

8.Анализ результатов:

•что влияет на искомую характеристику;

•какова асимптотика;

•сходится ли размерность;

•анализ физической сообразности;

•сходимость результатов с данными других авторов или с проведенным экспериментом;

•характеристики точности, достигаемые в процессе;

•предельные возможности процесса в разумном диапазоне технологических параметров.

9.Реализация процесса: оборудование и оснастка.

10.Возможные приложения результатов работы.

20