close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Оптимизация параметров системы «Оборудование-инструмент-заготовка» в операциях электромагнитной штамповки трубчатых заготовок..pdf

код для вставкиСкачать
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
УДК 621.762.4:621.983.044
ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
«ОБОРУДОВАНИЕ-ИНСТРУМЕНТ-ЗАГОТОВКА»
В ОПЕРАЦИЯХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ШТАМПОВКИ
ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК
Н.Е. Проскуряков, Лай Данг Занг
Получена регрессионная математическая модель системы «установкаиндуктор-заготовка» для операции обжима трубчатых заготовок и проведен анализ
влияния параметров системы на энергоемкость операции.
Ключевые слова: математическая модель, регрессия, электромагнитная
штамповка, система «установка-индуктор-заготовка».
Большинство процессов ЭМШ, как показано в [ 2 ], можно условно
свести к двум операциям - обжиму и раздаче. Поэтому исследование этих
операций и получение их математических моделей представляют несомненный интерес и являются актуальной задачей.
Известно, что на процесс электромагнитной штамповки (ЭМШ)
оказывает влияние значительное количество факторов, поэтому получение
вторичной регрессионной математической модели системы «установкаиндуктор-заготовка» для операции обжима трубчатых заготовок с участием всех факторов не представляется возможным и практически всегда нецелесообразно. Для этого часть факторов, влияющих на процесс ЭМШ,
принималась как условия и в ходе проведения машинных экспериментов
поддерживалась на одном уровне.
Проведенные машинные эксперименты по обжиму и раздаче трубчатых заготовок из различных материалов позволяют получить регрессионные зависимости энергоемкости процесса штамповки трубчатых заготовок от параметров системы «МИУ-индуктор-заготовка» и проанализировать влияние различных параметров на энергоемкость [2, 3].
Построение математических моделей процессов ЭМШ проведем на
примере технологической операции обжима трубчатой заготовки из алюминиевого сплава АМг2М. Радиальная степень деформации заготовки на
операции была принята постоянной, ε = 12 %.
В качестве выходной переменной была выбрана энергоемкость установки, необходимая для обеспечения заданной деформации заготовки.
Варьируемыми параметрами (факторами) процесса ЭМШ были выбраны:
f МИУ - частота МИУ;
ρ ИНД - удельное электроспротивление материала индуктора;
N ИНД - число витков индуктора.
79
Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 6. Ч. 2
Факторы, их кодированное обозначение и интервалы изменения в
натуральных значениях приведены в таблице, где связь натуральных и кодированных значений факторов осуществляется по следующим формулам:
X i 0 = ( X i max + X i min ) / 2;
∆ X i = ( X i max − X i min ) / 2;
xi = ( X i + X i0 ) / ∆ X i ;
X i = xi ⋅ ∆ X i + X i 0 ,
где Xi0 – значение фактора на основном уровне в натуральном масштабе;
xi, Xi – значение факторов в кодированном и натуральном масштабах; ∆Xi –
интервал варьирования фактора в натуральном масштабе.
Факторы и их интервалы варьирования
Фактор Xi,
ед. изм.
Кодированное
значение xi
Интервал варьирования
Xmin…Xmax
f МИУ , кГц
x1
x2
25...80
5...55
x3
(7...27)×10-8
N ИНД
ρ ИНД , Ом×м
Для реализации машинного эксперимента был использован
D−оптимальный план Бокса и Дрейпера, обладающий наилучшими характеристиками при минимальном числе опытов [ 1 ].
В результате расчетов по математической модели процесса [ 3 ] получены следующие регрессионные зависимости энергоемкости операций
обжима W, кДж:
W = 6.2559 + x1 ⋅ 0.11709 − x2 ⋅ 3.7748 + x3 ⋅ 0.58735 −
− x1 ⋅ x3 ⋅ 0.05298 − − x2 ⋅ x3 ⋅ 0.1024 − x12 ⋅ 0.10801 + x22 ⋅ 2.2478 − x32 ⋅ 0.11841. (1)
На основе полученной математической модели операции ЭМШ
уравнения (1) построены графики зависимости энергоемкости операции от
собственной частоты МИУ, удельного электросопротивления материала
индуктора и числа витков индуктора, которые представлены на рис. 1 – 4.
На рис. 1 показаны зависимости энергоемкости операции от числа
витков индуктора N ИНД и собственной частоты установки f МИУ .
Анализ графиков, представленных на рис. 1, показывает, что минимум
энергоемкости операции достигается при определенных оптимальных значениях числа витков индуктора, собственной частоты установки и удельного электросопротивления материала индуктора N ИНД = 10...14, f МИУ ≈
40 кГц, ρ ИНД = 7 ⋅ 10 −8 Ом ⋅ м .
80
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
Рис. 1. Зависимости энергоемкости операции обжима
от N ИНД и f МИУ
На рис. 2 – 4 представлены зависимости энергоемкости операции
обжима от удельного электросопротивления материала индуктора, ρ ИНД и
собственной частоты установки,
N ИНД = 5, 10 и 14.
f МИУ при числе витков индуктора
Рис. 2. Зависимости энергоемкости обжима
от ρ ИНД и f МИУ при N ИНД = 5
Рис. 3. Зависимости энергоемкости обжима
от ρ ИНД и f МИУ при N ИНД = 10
81
Известия ТулГУ. Технические науки. 2013. Вып. 6. Ч. 2
Рис. 4. Зависимости энергоемкости обжима
от ρ ИНД и f МИУ при N ИНД = 14
Анализ зависимостей, показанных на на рис. 3 и 4, позволяет сделать выводы, что если для операции обжима заготовок из алюминия
АМг2М:
- выбрать в качестве материала индуктора, например бронзу БрБ2
( ρ И = 7 ⋅ 10 −8 Ом ⋅ м ) то, увеличив число витков индуктора, N ИНД с 5 до 10
(в 2 раза), можно практически во столько же снизить энергоемкость операций при обжиме;
- при одном и том же числе витков индуктора N ИНД = 5 заменить
материал индуктора, например, Бронзу БрБ2 ( ρ ИНД = 7 ⋅ 10 −8 Ом ⋅ м ) на
сталь 60С2 ( ρ И = 27 ⋅ 10 −8 Ом ⋅ м ), т.е увеличить удельное электросопротивление индуктора почти в 4 раза, то энергоемкость операции увеличится
только на 16 %, в то время как суммарные затраты на производство одного
рабочего цикла снизятся в 10 раз [ 4 ].
Список литературы
1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Машиностроение, 1976.
280 с.
2. Магнитно-импульсная штамповка полых цилиндрических заготовок / А.К. Талалаев [и др.]; под ред. А.К. Талалаева, С.П. Яковлева. Тула:
Репроникс Лтд, 1998. 238 с.
3. Лай Д.З. Моделирование операций электромагнитной штамповки
трубчатых заготовок с использованием пакета MATLAB/Simulink // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 5. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. С. 5056.
4. Талалаев А.К. Индукторы и установки для магнитно-импульсной
обработки металлов. М.: НТЦ «ИНФОРМТЕХНИКА», 1992. 144 с.
82
Технологии и оборудование обработки металлов давлением
Проскуряков Николай Евгеньевич, д-р техн. наук, проф., tppzi@tsu.tula.ru,
Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Лай Данг Занг, аспирант, tppzi@tsu.tula.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
OPTIMIZATION OF THE PARAMETERS OF THE «EQUIPMENT-TOOL-BLANK» IN THE
OPERATIONS OF THE ELECTROMAGNETIC FORMING TUBULAR BLANKS
N.E. Proskuryakov, D.Z. Lai
The regression mathematical model of the «equipment-inductor-blank» for the
wringing out operation tubular blanks and analyzed the dependence of system parameters on
energy operations is obtained.
Key words: mathematical model, regression, electromagnetic forming, the system
«equipment-inductor-blank».
Proskurjakov Nikolaj Evgenevich, doctor of technical sciences, professor,
tppzi@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Lai Dang Zang, postgraduate, tppzi@tsu.tula.ru, Russia, Tula, Tula state University
УДК 621.983; 539.974
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РЕДУЦИРОВАНИЯ
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ЗАГОТОВКИ С ПОМОЩЬЮ
ПРОФИЛЬНОГО ПУАНСОНА ЧЕРЕЗ КОНИЧЕСКУЮ МАТРИЦУ
О.Н. Митин
Приведена математическая модель процесса нанесения рифтов на внутреннюю поверхность заготовки с использованием рифленого пуансона методом редуцирования, а также процесс съема заготовки с профильного пуансона с использованием
программного комплекса QForm 2D/3D.
Ключевые слова: математическое моделирование, сила, формирование винтовых рифтов, пуансон, матрица, рифление, редуцирование, съем, напряжение, деформация.
Анализ существующих методов получения рифлей на внутренней
поверхности цилиндрической заготовки, таких, как обработка металла резаньем, радиальный обжим, прокатка и редуцирование цилиндрической заготовки с помощью профильного пуансона через коническую матрицу, показал, что последний метод является наиболее эффективным и технологичным [1].
Для теоретического анализа данной операции наиболее целесообразно использовать программный комплекс, основанный на методе конечных элементов.
83
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа