CC BY
0
УДК 004.91:621.73.01
Б01: 10.24412/2071 -6168-2025-1 -218-219
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
Г.А. Вобликов
Данная статья посвящена применению современных методов компьютерного моделирования в разработке и оптимизации технологических изготовления деталей в промышленности, в частности, при отбортовке цилиндрических изделий с фланцевой частью. Отмечается, что компьютерное моделирование позволяет визуализировать процесс получения детали, выявить потенциальные дефекты, оптимизировать параметры процесса, подобрать оптимальную геометрию инструмента и спрогнозировать свойства готового изделия. Это значительно сокращает количество экспериментов и доработок, экономя время и ресурсы. В статье приведен пример моделирования процесса отбортовки цилиндрического изделия с фланцевой частью в программном обеспечении, основанном на методе конечных элементов. Анализируется влияние трения на силу, необходимую для преодоления сопротивления материала. Результаты показывают, что увеличение коэффициента трения приводит к значительному росту силы. Подчеркивается важность и эффективность применения компьютерного моделирования в разработке и оптимизации технологических процессов и отмечает, что дальнейшее развитие этих методов позволит еще более эффективно разрабатывать и совершенствовать технологические процесс.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, математическое моделирование, программное обеспечение, анализ данных, машиностроение, технологическая сила.
Современные методы компьютерного моделирования и специализированное программное обеспечение произвели революцию в разработке и совершенствовании технологий получения металлических деталей, значительно сократив время и затраты на подготовку производства [1-10]. Это касается многих технологических процессов машиностроительной отрасли, включая сварку, литье, трехмерную печать, обработку металлов давлением. Для получения сложных деталей, которые являются новыми для производственной линии.
Компьютерное моделирование, в частности, для штамповки позволяет:
- Визуализировать процесс деформации материала на всех этапах формоизменения, а также на последующих операциях.
- Выявить проблемные зоны и потенциальные дефекты (разрывы, складки, недоштамповка) еще на этапе проектирования.
- Оптимизировать параметры процесса (усилия, температурные режимы, термообработки, последующей механической обработки, например, сверление, шлифование и пр.).
- Подобрать оптимальную геометрию инструмента для получения необходимого изделия соответствующей формы, размера и с необходимыми характеристиками.
- Спрогнозировать свойства готового изделия и провести последующие проверки на предполагаемую прочность, твердость, устойчивость и пр.
- Подобрать технологическое оборудование для проведения операции.
Все это дает возможность значительно сократить количество экспериментов и доработок и исправления оснастки, что экономит время и ресурсы. Типовой процесс разработки технологии с применением моделирования:
1. Создание 3D-модели предполагаемой детали, заготовки и оснастки.
2. Задание свойств материала заготовки и предполагаемого технологического оборудования.
3. Определение условий и параметров процесса.
4. Проведение расчета.
5. Анализ результатов и оптимизация процесса.
В частности, существуют изделия из металлов и сплавов, представляющие собой цилиндрическое изделие с фланцевой частью. Одним из методов получения которого является отбортовка. Этот процесс является сложным, особенно при отбортовке с утонением. Поэтому рационализация процесса, его изучение является важной задачей. В данном случае также важную роль играет трение, которое будет анализироваться в данной работе с помощью компьютерного моделирования при отбортовке изделия (рис. 1).
Рис. 1. Разбитие детали на конечные элементы
Программное обеспечение, используемое в данной работе - Qform, основано на методе конечных элементов. Моделирование проводилось для плоской листовой заготовки толщиной 2 мм с центральным отверстием из стали 08кп. График силы приведен на рисунке 2.
200 180 160 140 Т 120
я" 100
5 80 60 40 20 0
Рис. 2. График силы: линия сверху - при трении 0,3, линия снизу - при трении 0,1
При трении 0,3 (оранжевая линия) сила достигает максимума около 185 кН в то время, как, при трении 0,1 (синяя линия) сила достигает максимума около 140 кН. Оба графика демонстрируют схожую начальную фазу быстрого роста силы, но значение силы при большем трении начинает увеличиваться быстрее. После достижения максимума у обеих линий начинается спад. При трении 0,3 спад силы более резкий, но общий уровень значений остается выше по сравнению с трением 0,1. Увеличение трения значительно влияет на максимальную величину силы и характер её снижения. График показывает, что увеличение коэффициента трения (с 0,1 до 0,3) приводит к значительному увеличению силы, необходимой для преодоления сопротивления, а также изменению характера её динамики. Таким образом для снижения силы более чем на 20% требуется использование смазочной жидкости с более низкими показателями коэффициента трения.
Приведенная статья демонстрирует важность и эффективность применения компьютерного моделирования в разработке и оптимизации технологических процессов обработки металлов давлением, в частности, при отбортовке цилиндрических изделий с фланцевой частью. Дальнейшее развитие и применение методов компьютерного моделирования в обработке металлов давлением позволит еще более эффективно разрабатывать и совершенствовать технологические процессы, обеспечивая высокое качество и требуемые свойства готовых изделий при минимальных затратах времени и ресурсов.
Список литературы
1. Рыбин Ю. И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением / Ю.И. Рыбин, А.И. Рудской, А.М. Золотов. Л.: Наука, 2004. 644 c.
/ \ / л
\
\
\
0,05 ОД 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Время, секунда
2. Каменев С. В. Основы метода конечных элементов в инженерных приложениях: учебное пособие / С. В. Каменев; Оренбургский гос. ун-т. Оренбург: ОГУ, 2019. 110 с.
3. Куликова Е. А., Чуваков А. Б., Петровский А. Н. Автоматизация производственных процессов в машиностроении : учебник и практикум для вузов / Москва : Издательство Юрайт, 2025. 252 с.
4. Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических систем с использованием пакета MathCAD: Учебное пособие / С.В. Поршнев. М.: Горячая линия -Телеком, 2011. 320 c.
5. Тимофеев, В.Б. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB: Учебное пособие / В.Б. Тимофеев. СПб.: Лань КПТ, 2015. 736 c.
6. До А. Т. Холодная штамповка осесимметричных деталей с торцевыми утолщениями из прутковых и трубных заготовок : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / 2022. 147 с. EDN RJYCEW.
7. Яковлев С. С., Шишкина А. А. Исследование повреждаемости материала при гофрировании трубчатой заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. Вып. 9. С. 715717. EDN GGTQIG.
8. Вытяжка листовых заготовок переменной толщины для изготовления корпусных деталей электротехнической промышленности / А. Н. Малышев, С. А. Бысов, В. Д. Кухарь [и др.] // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2021. № 4. С. 30-36. EDN OLOLCC.
9. Ташматова Ш. С., Ганиева Т. И., Курбонова К. Э. Компьютерное моделирование и автоматизация технологических процессов производства в машиностроении // Теория и практика современной науки. 2020. №3 (57).
10. Солодилова Н.А. Новые технологии проектирования в рамках дисциплины «САПР в машиностроении» // Системный анализ в проектировании и управлении: сборник научных трудов XXIII Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 10-11 июня 2019 года / Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. - СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2019. С. 391-397.
Вобликов Григорий Алексеевич, сотрудник, griha 71 tyla@,gmail. com, Россия, Тула, АО "НПО "СПЛАВ"
USING SOFTWARE AND COMPUTER SIMULATION TO DEVELOP TECHNOLOGY FOR PRODUCING PARTS
G.A. Voblikov
This article is devoted to the use of modern computer modeling methods in the development and optimization of technological manufacture of parts in industry, in particular, when selecting cylindrical products with the flange part. It is noted that computer modeling allows you to visualize the process of obtaining a part, identify potential defects, optimize the
parameters of the process, choose the optimal geometry of the tool and predict the properties of the finished product. This significantly reduces the number of experiments and improvements, saving time and resources. The article provides an example of modeling the process of selecting a cylindrical product with the flange part in the software based on the finite elements method. The effect of friction on the force necessary to overcome the resistance of the material is analyzed. The results show that an increase in the coefficient of friction leads to a significant increase in force. The importance and effectiveness of the use of computer modeling in the development and optimization of technological processes is emphasized and notes that the further development of these methods will allow you to even more effectively develop and improve the technological process.
Key words: computer modeling, mathematical modeling, software, data analysis, mechanical engineering, technological force.
Voblikov Grigory Alekseevich, employee, griha71 tyla@,gmail.com, Russia, Tula, JSC NPO SPLAV
УДК 303.732.4, 519.25, 519.85
Б01: 10.24412/2071 -6168-2025-1 -222-223
ФОРМИРОВАНИЯ ЗАКОНА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СЛУЧАЙНОЙ ВЕЛИЧИНЫ, ПРЕДСТАВЛЕННОЙ РАНЖИРОВАНИЯМИ
А.А. Даничев, А.И. Карнаухов, С.А. Войнаш, Д.Н. Клёсов
В статье решается задача формирования закона распределения случайной величины, представленной ранжированиями. Использованы мера близости в порядковых шкалах и свойства перестановок.
Ключевые слова: вероятностное распределение, порядковая шкала.
Использование порядковых шкал весьма распространено при опросах, тестах, экспертных оценках. Известно, что задание количественных соотношений между объектами для респондента представляет сложную задачу. Кроме того, есть исследования, показывающие, что человек не способен корректно давать такие оценки. Наиболее естественной является оценка объектов в порядковых (качественных) шкалах. Т.е. для объектов А и Б возможны следующие оценки: объект А предпочтительней объекта Б, объект А менее предпочтителен объекта Б или объекты равноценны. Ответом респондента является набор парных сравнений объектов. В случае если количество объектов не велико (не более 7-10), то более простой формой ответа является непосредственное ранжирование экспертом объектов в порядке их предпочтения [1].
При решении задач, связанных с применением математического аппарата теории вероятностей и математической статистики, как правило имеют дело с данными, измеренными в шкалах равных отношений или интервальных шкалах. Так, в справочнике [2] описаны 13 дискретных и 35
