Виртуальный инжиниринг

Моделирование процесса производства изделия «Накладка» для факела Олимпиады 2014

Цель: оценить возможность изготовления изделия из четырех частей с применением штамповки эластичной средой и выявление возможных дефектов

При разработке технологии изготовления накладки олимпийского факела появилась необходимость проверки нескольких вариантов проведения процесса. Одним из таких вариантов стал процесс изготовления изделия из отдельных частей.

Четыре детали представляют собой две боковые части (идентичны), ручку и верхнюю накладку. Процесс изготовления каждой из частей индивидуальный и был рассмотрен отдельно.

Модели инструментов и заготовок были подготовлены заказчиком в программном комплексе SolidWorks. Перед передачей моделей в редактор построения конечно-элементной сетки и основной расчетный модуль программы PAM-STAMP проводилась предварительная проработка, которая включала определение используемых для расчета частей инструмента и заготовок, их позиционирование, редактирование для передачи в сеточный генератор.

Далее подготовленная геометрия была обработана в сеточном генератора программы PAM-STAMP и Visual Mesh © ESI group. По заданным параметрам производилось построение сетки конечных элементов: для заготовки и твердого - металлического инструмента использовалась поверхностная сетка (shell - элементы); для эластичной среды, используемой при изготовлении каждой детали, объемная сетка (объемные элементы).

Постановка задачи в программе PAM-STAMP осуществлялась полностью вручную; в нее входили следующие этапы: задание толщины, материала заготовки, задание материала для эластичного инструмента, внесение всех технологических параметров процесса штамповки и параметров для расчета пружинения в изделии, установка параметров решателя. В качестве материла эластичной среды использовался полиуретан СКУ-7Л, а материал заготовки - сталь 08Х18Н10Т.

По результатам расчета формовки боковых частей и ручки можно заключить, что, во-первых, в связи с небольшим уровнем деформации и значением вытяжки достигаются сравнительно небольшие значения сопротивления деформации и утонения, которые позволяют говорить об отсутствии дефектов, связанных с превышением уровня пластичности материала и возможным разрушением (появление трещин, разрывов). Во-вторых, по диаграмме предельной формуемости определены места появления дефекта типа складка - однако, эти места расположены локально и, скорей всего, говорят о временном попадании в область вероятного образования складки. В-третьих, величина пружинения в изделии относительно его длины невелика - данной пружинение может быть устранено небольшой корректировкой инструмента.

Выводы по моделирования процесса изготовления детали верхняя часть следующие. По величине утонений и конечной толщины изделия данный вариант изготовления является хорошим - даже с учетом промежуточного растяжения заготовки величина утонения в рабочей области детали не превышает 5%. Однако, необходимо следить за местами сильного утонения в местах контакта заготовки с прижимом. По напряженно-деформированному состоянию конечно изделия можно заключить, что места концентрации напряжений возникают в зоне ребер прижима. В некоторых проверочных вариантах расчета при недостаточном усилии прижима, а также при неполной формовке изделия верхняя накладка эластичной подушкой на боковой поверхности возникали коробления, которые в последующем приведут к браку. Это подтверждается при рассмотрении диаграммы предельной формуемости - на боковых частях вероятно появление складок.