Процесс ротационной вытяжки зависит от большого числа параметров, изменяющихся во времени, поэтому главная научная задача - создание математических моделей процессов ротационной вытяжки, основанных на теоретическом и экспериментальном определении зависимостей параметров, влияющих на процессы.
В НПП "Технологичкский центр" разработаны математические модели основных операций ротационной вытяжки и технологических отказов, что позволяет анализировать поведение материала заготовки в процессе обработки и осуществлять модельный эксперимент процесса. Модельное проектирование технологии дает возможность осуществлять анализ конструкции детали на технологичность, сократить время отладки технологии, выбрать близкий к оптимальному технологический процесс. Предлагаемая новая технология проектирования процесса ротационной вытяжки основана на созданных математических моделях операций, учитывающих напряженно-деформированное состояние материала детали в течение всего процесса обработки от исходной заготовки до готовой детали. Технология проектирования позволяет создать интегральный процесс изготовления детали, включающий различные операции формообразования, термообработки и вспомогательные операции. Причем на любой стадии обработки имеется возможность определять состояние материала детали и прогнозировать технологические отказы (образование местных утонений, разрывы и гофры и др.). Разработаны специальные алгоритмы, позволяющие использовать результаты проектирования процесса не только на оборудовании с ЧПУ, но и применять их к давильной технике с управлением шаблоном, то есть спроектировать шаблоны и оптимизировать схему управления ими. На основе разработанных моделей операций и технологических отказов, методик расчета и проектирования технологических операций создана и развивается система автоматизированного проектирования процессов ротационной вытяжки.
Наработки в области ротационной вытяжки реализованы в
СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ РОТАЦИОННОЙ ВЫТЯЖКИ RWS.
Структура системы RWS включает в себя:
- модуль подготовки данных для расчета - препроцессор - определение технологического маршрута, подготовка геометрических (геометрия детали, заготовки, оснастки, инструмента) и технологических (исходные характеристики материала, требуемые по чертежу точность и шероховатость, коэффициенты трения качения и скольжения, энерго-силовые параметры оборудования и присоединительные размеры и т.д.) данных;
- расчетный блок - расчет операции;
- модуль обработки результатов и создания технологического процесса - постпроцессор - представление результатов расчета, в т.ч. визуализация, создание копиров и управляющих программ;
- базы оборудования, оснастки, инструмента, материалов.
В системе существует возможность технологу вручную корректировать расчет (технологические параметры перехода и прохода, траектории инструмента на проходе).
На верхнем уровне работы с техпроцессом - работе с операцией РВ - осуществляется выбор оборудования, автоматическое (различные модели расчета: по геометрическим признакам, по максимальной допустимой накопленной на переходе деформации, по предельным свойствам материала - браковочным признакам) или ручное разбиение на переходы.
Далее - при работе с переходом - оператор выбирает инструмент, после чего система может автоматически определить параметры перехода, разбить переход на проходы (по минимальной суммарной работе пластического деформирования, по максимально допустимой деформации на проходе) и рассчитать их. При работе с переходом автоматически покадрово создается и сохраняется управляющая информация для станка - исходные данные для постпроцессора. Увязка с конкретным оборудованием осуществляется в постпроцессоре.
Набор возможностей постпроцессора включает:
- генерирование управляющих программ в кодировке ISO, EIA по управляющей информации (траектории движения инструмента, технологические режимы), сформированной при расчете системой RWS;
- генерирование управляющих программ по управляющей информации, заданной пользователем;
- редактирование технологических режимов и траектории инструмента в управляющих программах;
- перекодировку управляющих программ;
- выбор оснастки и интрумента из файлов формата системы RWS и DXF;
- визуализацию отработки программы в различном масштабе времени: движение главного привода, приводов подач, геометрию заготовки на проходе;
- вывод управляющих программ на перфоленту;
- настройку интерфейса и опций постпроцессора в соответствии с предпочтениями пользователя;
- развитую систему помощи.
Постпроцессор позволяет учитывать ограничения, накладываемые совместным положением оснастки (оправки), суппорта станка с установленным инструментом (роликом), а также ограничения, накладываемые системой ЧПУ станка, мощностью приводов главного движения и подач. Графический интерфейс позволяет контролировать на экране с произвольной точки зрения в произвольном масштабе форму заготовки в процессе формообразования, зазоры между инструментом и оснасткой - текущую толщину заготовки, траектории движения ролика, скорость вращения оправки, оценить скорость деформирования.
Графическая часть системы создана с использованием API OpenGL:
- отображение траектории инструмента;
- отображение текущей геометрии деформируемой заготовки с выделением областей возможных технологических отказов;
- трехмерное отображение станка, оснастки и инструмента, вспомогательных объектов и т.п.
Таким образом, впервые для технологических процессов ротационной вытяжки осуществляется тесная интеграция расчета и изготовления, что позволяет расширить область применения ротационной вытяжки и сократить время подготовки производства. Разработанная программная система обеспечивает проведение полного иммитационного эксперимента по отладке технологического процесса и синтезу управляющей процессом информации.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
Система расчета операций ротационной вытяжки с утонением и без преднамеренного утонения RWS и интегрированная технология изготовления деталей, рассчитанная с помощью этой системы, экспонировались на отечественных и зарубежных выставках, внедрена на ряде воронежских оборонных предприятий, Всероссийском институте легких сплавов (ВИЛС), Национальном институте авиационной техники (НИАТ).
Использование разработанных с помощью программной системы технологий ротационной вытяжки в промышленности позволяет изготавливать многие осесимметричные детали различных машин и механизмов с высокими эксплуатационными свойствами, с минимальными производственными затратами и способствовать развитию автоматизированного производства: накоплен большой практический опыт проектирования технологических процессов изготовления таких деталей, как обтекателей для двигателей аэробусов ИЛ-86, ИЛ-96, АН-70, гидравлических и пневматических цилиндров, рефлекторов, тонкостенных труб и др. Используя программную систему, были созданы технологические процессы изготовления емкостей для мясоперерабатывающей и хлебопекарной промышленности из черных и нержавеющих сталей - дежей, куттеров и т.п. Эти емкости изготовливаются на станках фирмы “LEIFELD” типа APED и PLB с копировально-шаблонным управлением. Используются сгенерированные RWS управляющие программы для станков с ЧПУ для производства алюминиевых (сплавы АМг2М, АМг3) и стальных (сплав 08кп) полуободов составных автомобильных дисков диаметром 13 и 15 дюймов.
