ВВЕДЕНИЕ
Процессы горячей пластической обработки ГПО относятся к широко и весьма успешно применяемым промышленным технологиям. Высокие механические свойства и другие эксплуатационные характеристики заготовок и готовых изделий при высоких показателях использования материала является отличительной чертой процессов ГПО в сравнении с другими технологическими процессами.
В настоящее время на фоне возрастающей конкуренции между производителями, как в промышленно развитых странах, так и в странах третьего мира, а также все более жестких требований потребителей к стоимости изделий и их качеству промышленные предприятия и научноисследовательские организации уделяют повышенное внимание проблемам снижения расхода материала и энергии при их производстве. Это привело к созданию и широкому внедрению целого ряда новых технологических процессов горячей пластической обработки, позволяющих приблизить геометрию получаемых заготовок к геометрии готовых изделий и деталей, что в свою очередь позволяет значительно снизить объем и трудоемкость последующих этапов обработки, например механической обработки.
Идеальным вариантом являются технологические процессы получения заготовок и изделий повышенной точности, так называемые прецизионные процессы горячего деформирования. Изделия, получаемые с их помощью, имеют, как правило, частично или полностью готовые функциональные поверхности 1. Так, например, при прецизионной штамповке заготовок зубчатых колес для автомобильной промышленности точность получения функциональных поверхностей детали соответствует 1Т 8 по сравнению с ГГ для обычных процессов горячен штамповки.
Повышенные требования к точности и качеству изделий и деталей, получаемых методами прецизионного горячего деформирования, в свою
очередь ведут к значительному повышению требовании к технологическому процессу.
Для их реализации необходимы не только стандартные методы управления качеством в процессе производства, но и использование специальных методов на предварительных этапах при проектировании процессов и подготовке производства, позволяющих обеспечить соблюдение высокого и воспроизводимого качества получаемых изделий.
Одной из особенностей систем управления качеством процессов горячей пластической обработки является то, что конкретные значения характеристик и показателей качества изделий могут быть определены только после полного их остывания, т. е. спустя некоторое время после окончания процесса, которое измеряется десятками минут. В связи с этим непосредственное реагирование на изменение выходных характеристик продукции или вообще не может быть реализовано или реализуется только частично. Поэтому весьма актуальной проблемой является создание моделей управления качеством процессов, например, на основе планирования экспериментов. Этот метод успешно применяется в большинстве систем управления качеством процессов горячей штамповки, особенно при изготовлении поковок повышенной точности прецизионная штамповка. Вместе с тем, этот метод может быть эффективно реализован только в условиях серийного или массового производства.
При производстве деталей сложной формы в условиях мелкосерийного производства применение таких моделей приводит к значительному повышению стоимости продукции, так как количество необходимых для проведения экспериментов изделий соизмеримо с размерами выпускаемой партии. Это относится, в частности, к деталям энергетического машиностроения, например, турбинным лопаткам, изготавливаемым методами прецизионной штамповки.
Для уменьшения влияния или исключения возможности возникновения систематических погрешностей, которые главным образом возникают в процессе проектирования технологии и изготовления инструмента, используются специальные процедуры управления качеством, в частности анализ причин видов и последствии отказов, i vi анализ проекта, планирования эксперимента. Широкое распространение при разработке технологических процессов за последние несколько лет получили методы математического моделирования, в частности с использованием метода конечных элементов МКЭ.
Данная работа посвящена решению ряда методических и прикладных проблем, связанных с применением систем автоматизированного проектирования и методов компьютерного моделирования при разработке многопереходных технологических процессов горячей пластической обработки высокоточных с уменьшенными припусками изделий сложной формы.
Актуальность
- Київ+380960830922