12.04.2018

Представление технологических знаний процессов холодной и полугорячей объемной штамповки


Наиболее трудоемким этапом синтеза альтернативных технологических процессов является извлечение и накопление знаний о данной предметной области. Источниками знаний могут являться справочно-техническая литература, патенты, экспертные знания (собственные и накопленные другими специалистами), производственный опыт. Использование ранее полученных результатов является основой для создания базы знаний и дальнейшего синтеза вариантов технологических процессов.

Выявленные знания концентрируются вокруг наиболее важных объектов предметной области. Такими объектами в нашем случае являются детали. Знания, характеризующие определенный класс деталей, структурируются и представляются в базе знаний в виде отдельного блока. Наиболее характерно представление таких декларативных знаний в виде фреймов, семантических сетей и реляционных моделей.

Попытки формализации процесса принятия технологических решений наталкиваются на необходимость создания эффективных математических моделей. Поиск прототипов и анализ типовых технологических процессов ХОШ и ПГОШ, внедренных в производство, позволит создать такие модели с достаточной полнотой информации для синтеза новых вариантов технологии и принятия решения о том, какой из них целесообразнее.

При изготовлении поковок осесимметричных деталей технологические процессы различаются по числу и виду применяемых операций. Часто приходится комбинировать операции и синтезировать новые технологические процессы. Комбинации могут быть совмещенными или последовательными как во времени, так и по пути течения деформируемого металла. Очаги деформации могут быть совмещенными или локализованными, подвижными и неподвижными. Часть переходов может осуществляться в холодном состоянии, а часть — с предварительным нагревом заготовки. Для целей имитации используются модели, основанные на анализе конкретных технологических процессов.

Поковки стержневых деталей изготавливаются преимущественно холодной и полугорячей высадкой в сочетании с другими видами пластического деформирования: редуцирования, прямого и радиального выдавливания. При наличии полостей в элементах поковок технологический процесс пополняется операциями обратного выдавливания и прямого выдавливания с раздачей.

Поковки полых деталей получают с помощью таких операций ХОШ и ПГОШ, как прямое, обратное и комбинированное выдавливание. Технологические возможности перечисленных операций существенно расширяются за счет применения прямого выдавливания с раздачей, вытяжки с утонением, раздачи, обжима.

Перечисленные операции, успешно используемые в промышленности, дополняются новыми схемами поперечного выдавливания, отличающимися заметным увеличением сложности формы получаемых поковок. Полые детали изготавливаются с применением технологических схем комбинированного выдавливания.

Многообразие альтернативных вариантов технологии настолько велико, что обеспечение принципа максимальной полноты набора анализируемых технологических процессов не представляется возможным без применения специализированных методов направленного синтеза как неупорядоченных, так и упорядоченных, по оптимальному конструированию.

Одним из подходов, облегчающих синтез технологических процессов, является функциональный анализ. В соответствии с общими принципами функционального анализа предложена схема формирования критериев оценки и выбора оптимального технологического процесса, согласно которой любой критерий рассматривается как функция, реализуемая с помощью основных и вспомогательных операций объемной штамповки.
В качестве основных функций рассматриваются: F11 — функция получения поковки с заданными требованиями и функция F21 - обеспечения необходимых показателей технического уровня процесса. Каждая из основных функций реализуется с помощью набора вспомогательных функций. Структура основной функции F11 приведена в табл. 3.1. Реализация каждой вспомогательной функции требует выполнения функций более низкого уровня. Применительно к ХОШ и ПГОШ это обстоятельство иллюстрирует табл. 3.2, определяющая состав функции третьего уровня F22в3 - технологического процесса штамповки. Альтернативность реализации основных функций является исходным материалом при выборе рационального технологического процесса, который может содержать весь набор технологических и вспомогательных операций, описанных функциями третьего уровня: F12 + F23 + F33 + F43 + F53, или только часть функциональных звеньев, необходимых для получения поковок заданной геометрии с необходимым набором свойств материала и качества поверхности при минимальных затратах производства. Фактически такая форма представления знаний позволяет описать звенья технологического процесса и оценить многообразие технических решений.

Однако наиболее подробно функциональная структура технологического процесса описывается с помощью морфологической матрицы. Декомпозиция структурных уровней с помощью такой матрицы для синтеза технологических процессов ХОШ и ПГОШ представлена на рис. 3.2. С ее помощью могут быть выявлены возможные несоответствия и тупиковые ветви на начальных этапах синтеза, который представляет собой последовательное соединение элементов различных уровней.

Связи между функциональными звеньями (см. рис. 3.2), характеризующие возможность различных сочетаний операций, предполагают, что однопереходное деформирование применяется, в основном, для поковок простой формы.
Утолщения стержневых деталей при отношении длины высаживаемой части (l) к ее диаметру (d) Hd > 2,3 приходится изготавливать с предварительным формообразованием, что особенно необходимо при высадке утолщений большого диаметра. Как показывает практика, лучшей формой предварительно высаженной части заготовки, обеспечивающей устойчивость процесса окончательного формоизменения, является усеченный конус. Отношение диаметров нижнего (d1) и верхнего (d) оснований конуса, длина конической части определяются соотношениями, представленными в работе.

При разработке технологии ХОШ стержневых деталей довольно часто возникают ситуации, когда утолщение детали не может быть получено высадкой вследствие геометрических ограничений, обусловленных потерей устойчивости высаживаемой части заготовки или потерей устойчивости стержневой части детали, которая оказывается слишком короткой. Ограничения по устойчивости заготовки в процессе деформирования с помощью операций высадки, радиального выдавливания и редуцирования сведены в табл. 3.3. В этом случае особенно при значительных перепадах диаметров утолщения и стержневой части возможно изготовление детали выдавливанием стержневой части. Однако, холодное выдавливание за один переход не всегда может быть реализовано из-за чрезмерно больших удельных сил на инструменте. Поэтому такие детали целесообразно изготавливать в два или более переходов выдавливания. Трудность состоит в рациональном распределении степеней деформаций по переходам.
Предложены зависимости для оценки относительных степеней деформации w на последующих переходах штамповки в зависимости от действительной степени деформации на выполненных переходах:
и для расчета диаметра d полуфабриката на i-м переходе выдавливания
При синтезе процесса изготовления полых деталей необходимо учитывать, что в случае относительной высоты детали Н/D < 1,2 предпочтительным является обратное выдавливание. Детали с относительной высотой H/D > 1,2 изготавливают преимущественно прямым выдавливанием.

Геометрические ограничения при выдавливании полых деталей приведены в табл. 3.4.

При комбинированном двухстороннем выдавливании необходимо ограничивать толщину перемычки S1 в связи с резким возрастанием разностенности получаемых поковок, если эта величина меньше критического значения Sik. Зависимость для определения критической толщины перемычки приведена в табл. 3.4.
Очередность анализа возможных технологических процессов, заложенная в функциональной структуре (см. табл. 3.2), определяется принципом приоритетности используемых штамповочных операций. Данный принцип ориентирован на применение либо комбинированного выдавливания, как процесса, протекающего в оптимальном силовом режиме со свободным истечением металла в нескольких направлениях, либо комбинированных процессов при последовательном выполнении ряда штамповочных операций. Использование принципа приоритетности позволяет проектировать экономичные технологические процессы с минимальным числом переходов.





Яндекс.Метрика