С целью теоретических исследований НДС металла заготовки при выполнении предложенного технологического процесса в работе на основе конечно-элементного подхода разработаны численные модели. При этом с целью определения момента окончательного разделения заготовки разработанные модели дополнены методикой и программными средствами расчета степени использования ресурса пластичности на основе использования феноменологической теории разрушения. Применение данного программного обеспечения позволило определить условия, при которых процесс окончательного разделения заготовки осуществляется на матрице после формовки бурта по периметру пробиваемого отверстия, что обеспечивает стабильность размеров штампованного изделия.

На базе предложенного процесса формовки-пробивки разработан процесс упрочнения кромок штампованных листовых деталей, при котором осуществляется выворот и осадка предварительно сформованного бурта заготовки на жесткой оправке. В работе выполнено конечно-элементное моделирование данной технологической схемы, что позволило установить особенности выполнения данного процесса при различных технологических параметрах оснастки.

Принцип осадки сформованного бурта положен и в основу технологического процесса получения заклепочного соединения. При его реализации осадка сформованных буртов сопровождается их частичным выворотом и осуществляется на стержне заклепки одновременно с формообразованием на нем замыкающей головки. Теоретические и экспериментальные исследования предложенного заклепочного соединения показали, что энергия его разрушения может быть повышена до 1,5 раз по сравнению с традиционным заклепочным соединением.

В рамках исследования упругих деформаций штамповой оснастки разработана численная модель совместного деформирования матрицы, нижней плиты штампового блока и стола пресса. Установлено влияние конструктивных и эксплуатационных параметров штамповой оснастки на упругие деформации ее нагруженных элементов. Предложена конструкция универсальной подштамповой плиты, использование которой позволяет существенно снизить упругие деформации нижней плиты штампа и матрицы.

Достаточная степень достоверности полученных численных моделей подтверждена экспериментально при определении силы штамповки листовой детали при формовке-пробивке отверстий, значений параметров НДС металла заготовки в объеме бурта, силы разрушения заклепочного соединения, величины упругих деформаций штамповой оснастки.

На основании полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны модели и методика расчетов для системы автоматизированного проектирования технологических процессов и штамповой оснастки для получения листовых деталей с буртом, включающая модули технологических расчетов, построения геометрических моделей элементов штампа, интеграции с CAD - и CAE-системами, расчета степени использования ресурса пластичности.

Результаты диссертационной работы в виде методики конечно-элементного моделирования технологических процессов штамповки листовых деталей с оценкой степени использования ресурса пластичности материала заготовок, а также рекомендаций по совершенствованию технологических процессов и штамповой оснастки для получения листовых деталей с буртом использованы на ЗАО "Новокраматорский машиностроительный завод" (г. Краматорск), на ЗАО "ПОЖЗАЩИТА" (г. Мариуполь), а также в учебном процессе кафедры "Машины и технологии обработки давлением" Донбасской государственной машиностроительной академии.

Ключевые слова: листовая штамповка, разделительные операции, совмещенная формовка-пробивка, ресурс пластичности, конечно-элементное моделирование.

Abstract

Размещено на Allbest.ru

Korotkiy S.A. Perfection of processes of reception of sheet details with clamp on the basis of a method of the combined forming-punching. - Manuscript.

Dissertation for a Candidate's degree in Engineering, speciality 05.03.05 - Processes and Machines of plastic working. - Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk, 2010.

The dissertation work is devoted to the increase of effectiveness of punching processes of sheet details with clamp. On the basis of final-element modeling and with use of deformability criteria the numerical models for the analysis of the intense-deformed condition of workpiece's metal at the performance of punch hole with forming clamp on the cutting edge are developed.

On the basis of the considered process of punch hole the technological processes of hardening of edges of stamped sheet details and the reception of rivet connection with the raised strength are developed. The numerical mathematical models for the analysis of the is intense-deformed condition of the workpiece at realization of the offered processes are developed on the basis of a method of final elements.

On the basis of the final-element modeling the influence of constructive and operational parameters of stamp equipment on elastic deformations of its loaded elements is established.

Sufficient degree of reliability of the received numerical models is confirmed experimentally.

On the basis of the received results of theoretical and experimental researches the recommendations for perfection of some processes of reception of sheet details with clamp and the information model of system of the automated designing of the technology and stamp equipment for reception of sheet details with forming clamp on the cutting edge are developed.

Key words: sheet punching, cutting operations, clamp forming, plasticity resource, final-element modeling.