CALCULATION AND OPTIMIZATION OF DIE FORGING PROCESSES
Abstract
The review of methods of calculation and optimization of die forging processes is submitted. The scheme of direct and inverse mathematical simulation of metal forming and methods realization of calculation are considered. On concrete examples the principles and methods of the calculation of optimum original and intermediate blanks for forgings being produced by die forging processes are shown.
About the Authors
Yu.N. REZNIKOV
Don State Technical University.
Russian Federation
Russian Federation
A.V. VOVCHENKO
Don State Technical University.
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Тетерин Г.П. Новые методы расчета процессов горячей штамповки. – Волгоград: Н.-Волж. кн. изд., 1969.–112с.
2. Вайсбурд Р.А., Тарновский И.Я., Тетерин Г.П. Об использовании быстродействующих вычислительных машин для разработки технологии горячей штамповки. // Кузнечно-штамповочное производство. – 1963. – №2.–С.10-13.
3. Тетерин Г.П., Полухин П.И. Основы оптимизации и автоматизации проектирования технологических процессов горячей объёмной штамповки. – М.: Машиностроение, 1979.–284с.
4. Теория обработки металлов давлением (Вариационные методы расчёта усилий и деформации) / И.Я. Тарновский, А.А. Поздеев, О.А. Ганаго и др.; Под ред. И.Я. Тарновского – М.: Металлургиздат, 1963.–672с.
5. Аксёнов Л.Б. Системное проектирование процессов штамповки. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1990.–240с.
6. Резников Ю.Н. Течение металла при заполнении полости штампа. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 1978. - N4. – С.72-76.
7. C.F.Castro, C.A.C.Antonio and L.C.Sousa. Optimisation of shape and process parameters in metal forging using genetic algorithms. // Journal of Materials Processing Technology, Vol.146, Is.3, 10.03.2004, P.:356-364.
8. Ravikiran Duggirala, Aly Badawy. Finite Element Method Approach to Forging Process Design. // J. Materials Shaping Technology, Vol.6, No.2, 1988, p.: 81-89.
9. Охрименко Я.М. Технология кузнечно-штамповочного производства: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение, 1966.–599с.
10. Математическое моделирование технологических процессов и метод обратных задач в машиностроении. / А.Н. Тихонов, В.Д. Кальнер, В.Б. Гласко. – М.: Машиностроение, 1990.–264с.
11. Резников Ю.Н. Расчет размеров заготовок в процессах объёмной штамповки. // Кузнечно-штамповочное производство. – 1979. – №2. – С.14-16.
12. Резников Ю.Н. Расчет формы и размеров заготовок в процессах объёмной штамповки методом верхней оценки. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 1979. – №2. – С.64-70.
13. Губкин С.И., Юшков А.В., Добровольский С.И. Выяснение причин расслоения металла (в плоскости облойного мостика) при объемной штамповке. // Сб. науч. трудов ФТИ АН БССР. Вып.2. - Минск: Изд-во АН БССР, 1955. – С.16-22.
14. Бровман М.Я. Использование обратных задач теории пластичности для анализа процесса прокатки. // Технология лёгких сплавов.–1983.–№1.–С.25-31.
15. Моделирование и расчет течения металла при штамповке на КГШП с использованием вычислительного комплекса SPLEN-S / Е.Н.Чумаченко, Л.Э.Рогалевич, М.Б.Свешников, С.Е.Чумаченко // Кузнечно-штамповочное производство. – 2000. – №4. – С.3742.
16. Биба Н.В., Власов А.В., Лишний А.И., Стебунов С.А. Конечно – элементная модель электровысадки. // Кузнечно-штамповочное производство. – 2001. – №6. – С.40-43.
17. Вовченко А.В. Моделирование формоизменения материала в процессах электровысадки методом граничных элементов (МГЭ)./ ДГТУ. – Ростов н/Д, 1999.-10с.: ил.2, библ.10. - Рус. Деп. в ВИНИТИ 2.12.99, №3577-В99.
18. Forging perform design-ubet based methods. // M.I.Ghobrial, F.H.Osman, A.N.Bramley / Twenty-Fifth International Machine Tool Design and Research Conference, 1985, April 22-24, Birmingham, pp. 466-471.
19. A new apporaach to preform design. in metal forming with the finite element method. // Park J.J., Rebelo Nuno, Kobayashi Shiro. / Int. J. Mach. Tool Des. and Res., 1983, 23, N1, 71-79.
20. Орлов Г.А., Богатов А.А. Вариант решения обратной вариационной задачи в теории обработки металлов давлением. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 2001. – №1. – С.: 67-68.
21. Вовченко А.В. Особенности обратного гранично-элементного моделирования процессов объёмной штамповки. // Механика деформируемого твёрдого тела и обработка металлов давлением: Сб. науч. тр. Часть 1. / ТулГУ. Тула, 2002. - С.70-76.
22. Резников Ю.Н., Вовченко А.В. Особенности расчётов процессов объёмной штамповки, основанных на решении обратных задач. // Вестник ДГТУ. – 2003. – Т.3. – №4(18). - С. 430–437.
23. Друянов Б.А., Непершин Р.И. Теория технологической пластичности. – М.: Машиностроение, 1990.–272с.
24. Томлёнов А.Д. Теория пластического деформирования металлов. – М.: Металлургия, 1972.–408с.
25. Джонсон У., Меллор П.Б. Теория пластичности для инженеров. – М.: Машиностроение, 1979.–567с.
26. Баев Б.А., Костарев И.В. Использование положений теории течения тонкого пластического слоя при горячей штамповке ребристых деталей для проектирования технологических процессов. // Технология лёгких сплавов. – 1979. – №7. – С.47-50.
27. Костарев И.В., Казьмин А.В. Исследование процесса формообразования деталей с одно- и двухсторонними рёбрами жёсткости. // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 1980. – №1. – С.106-109.
28. Ильюшин А.А. Вопросы течения пластического вещества по поверхностям. // Прикладная математика и механика. – 1954. – Т.18. – Вып.3.– С.265-288.
29. Прогнозирование и способ устранения образования зажимов при формовке колёсных заготовок. / Б.Г. Каплунов, В.Н. Крашевич, М.И. Староселецкий, А.В. Белущенко // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 1991. – №1. – С. 5556.
30. Каплунов Б.Г. Математическая модель расчёта пластической деформации в процессах штамповки заготовок тел вращения. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 1994. – №2. – С.20-25.
31. Математическое моделирование процесса получения непрерывно-литой деформированной заготовки на литейно-ковочном модуле. / В.И. Одиноков, Б.И. Проскуряков, В.В. Черномас // Металлы. – 2006. – №1. – С.25-29.
32. Гугучкин Ю.В., Стебунов С.А., Шакуров Л.А. Опыт применения системы ФОРМ-2Д в производственной практике. // Кузнечноштамповочное производство. – 1993. – №10. – С.24-26.
33. Автоматизированная система Форм-2Д для расчёта формоизменения в процессе штамповки на основе метода конечных элементов. / Г.Я.Гун, Н.В.Биба, О.Б.Садыхов и др. // Кузнечноштамповочное производство. – 1992. – №9-10. – С.4-7.
34. Вайо П., Сарычев Н.Г., Чинак П. Анализ процесса выбора переходов штамповки поковок с помощью компьютерного моделирования. // Кузнечно-штамповочное производство. – 1998. – №5. – С.29-31.
35. Проектирование технологических процессов объёмной штамповки и расчёт элементов штампового инструмента, оснастки и оборудования на базе вычислительного комплекса SPLEN. / Е.Н. Чумаченко, М.А. Цепин, С.Е. Чумаченко, Л.Э. Рогалевич // Вестник машиностроения.–2000.–№4.–С. 37-45.
36. Миленин А.А. Сравнительный анализ возможностей метода граничных элементов и метода конечных элементов при математическом моделировании процессов обработки металлов давлением. // Металлы.–1997.–№2.–С.65-72.
37. Резников Ю.Н., Вовченко А.В. О применении метода граничных элементов в математическом моделировании нестационарных процессов деформации. // Металлы. – 2002. – №6. – С.49–54.
38. Секулович М. Метод конечных элементов. – М.: Стройиздат, 1993.–664с.
39. Мелош Р. Основы получения матриц для прямого метода жёсткостей. // Ракетная техника и космонавтика. – 1963. – №7. – С.169-176.
40. Чер Л., Зиая Д., Леринц Л.Пакет программ для имитации заполнения ручья при комбинированном выдавливании в холодном и горячем состоянии. // Кузнечно-штамповочное производство. – 1987. – №9. – С.9-11.
41. Бенерджи П., Баттерфилд Р. Метод граничных элементов в прикладных науках.–М.: Мир, 1984.–494с.
42. Бреббия К. и др. Методы граничных элементов. / Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. – М.: Мир, 1987.–524с.
43. Бреббия К., Уокер С. Применение метода граничных элементов в технике. – М.: Мир, 1982.–248с.
44. Теллес Д.К.Ф. Применение метода граничных элементов для решения неупругих задач. – М.: Стройиздат, 1987.–160с.
45. Ворович И.И., Красовский Ю.П. О методе упругих решений. // Доклады АН СССР. – 1959. – Т.126. – №4. – С.740-743.
46. Определение параметров напряженно-деформированного состояния цилиндрического образца при осадке плоскими плитами / П.И.Полухин, В.П.Полухин, Н.Ф. Андрианов, А.В.Новиков // Технология лёгких сплавов. – 1982. – №3. – С.23-28.
47. Применение метода граничных интегральных уравнений к исследованию процессов обработки металлов давлением / П.И.Полухин, В.П.Полухин, Н.Ф.Андрианов, А.В.Новиков // Изв.АНСССР.Металлы.-1982.-№1.-С.179-183.
48. Лиховцев В.М., Перлин П.И. Решение упругопластических задач методами потенциала. // Прикладные проблемы прочности и пластичности: Всесоюзный межвуз. сб. – Вып.34. – Горький. – 1986. – С.26-32.
49. Сведлоу Дж., Круз Т. Вывод граничных интегральных уравнений для трёхмерного упругопластического течения. // Механика: Периодический сборник переводов. – 1972. – №4 (134). – С.96106.
50. Ильин В.П. Численные методы решения задач электрофизики. – М.: Наука, 1985.–336с.
51. Cheng-I Weng, Chuen-Chang Hung. Elasto-plastic deformation of upsetting. / Proceedings of the International Conference held in Barcelona, Spain, 6 th - 10 th, April, 1987, pp.1097-1108.
52. A.Chandra, S.Mukherjee. A Boundary Element Analysis of Metal Extrusion Processes. // Journal of Applied Mechanics. June 1987, Vol.54, pp. 335-340.
53. A.Chandra, S.Saigal. A Boundary Element Analysis of the Axisymmetric Extrusion Processes. // Int. J. Non-Linear Mechanics. 1991, Vol.26, No1, pp. 1-13.
54. Костарев Н.В., Харитонов А.О. Прочностной расчёт штамповочной оснастки с применением методов граничных элементов // Кузнечно-штамповочное производство. – 1993. – №12. – С.1315.
55. Резников Ю.Н., Вовченко А.В., Быкодоров А.В. Уменьшение длительности стадии доштамповки на основе моделирования формоизменения. // Кузнечно-штамповочное производство. ОМД. – 2001. – №4. – С.33–36.
56. Резников Ю.Н., Курочкин Г.М. Расчёт и проектирование заготовок в процессах объёмной штамповки с применением ЭВМ и чертёжно-графического автомата. // Кузнечно-штамповочное производство. – 1980. – №1. – С.14-16.
57. Резников Ю.Н., Калинин Г.Г. Оптимизация заготовительных ручьёв для поковок, изготовляемых объёмной штамповкой. // Кузнечно-штамповочное производство. – 1998. – №10. – С.8-10.
58. Prediction of Grain Size Evolution for Hot-Forget Workpieces. // Li Jun, Li Runfang /Cailiao Kexue yu gongyi: Mater.Sci.&Technol.1999,Vol.7, No2, pp.73-76.
59. M. Becker & R. Kopp A new approach to optimization of metal forming processes / Institute for Metal Forming. Technical University of Aachen, FR Germany; Numiform 1989, Tompson et. al. (eds), Balkema, Rotterdam, pp.:107-113.
60. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. – М.: Металлургия, 1982.–584с.
61. Шайкевич Е.Б., Медницкий В.М. Влияние условий деформирования на качество штампованных полуфабрикатов из алюминиевых сплавов. // Технология лёгких сплавов. – №2. – 1981. – С.56-59.
62. А.с. 461783 СССР, МКИ B 21 k 3/04; B 21 j 13/02. Штамп для предварительного формообразования заготовок турбинных лопаток / В.И.Тихонов, Е.Н.Пересниченко, И.Г.Генерсон, И.Д.Бурмистров, И.П.Петров, Ю.Я.Рысков // Опубл. в Б.И. №8, 28.02.75.–2с. 63. Трусов П.В. Оптимизация процессов профилирования труб сложной конфигурации. // Прикладные проблемы прочности и пластичности. – Вып.20. – 1982. – С.70-77.
63. Автоматизация поискового конструирования (Искусственный интеллект в машинном проектировании). / А.И.Половинкин, Н.К.Бобков, Г.Я.Буш и др. – М.: Радио и связь, 1981.–344с.
64. Резников Ю.Н. О расчете течения металла в процессах объемной штамповки методом верхней оценки. // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 1981. – №4. – С. 8487.
65. Резников Ю.Н. Расчёт оптимальных заготовок и заготовительных ручьёв в процессах объёмной штамповки // Известия высших учебных заведений. Чёрная металлургия. – 1987. – №10. – С. 39-43.
66. Вайсбурд Р.А., Коновалов А.В. Задачи оптимального управления процессами обработки металлов давлением // Кузнечноштамповочное производство. – №8. – 1998. – С.10-16.
67. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением: Учебник для вузов. – М.: Металлургия, 1986.–688с.
68. Резников Ю.Н., Мороз Б.С., Вовченко А.В. Оптимизация технологических процессов обработки металлов давлением: Учеб. пособие. – Ростов-н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2002.–94с.
69. Резников Ю.Н., Вовченко А.В., Жиленков В.Е.Об оптимизации процессов деформирования металлов. // Металлы.–2006.–№1.– С. 39–43.
70. Габасов Р., Кириллова Ф.М. Основы динамического программирования. – Минск: Изд-во БГУ, 1975.–264с.
71. Моисеев Н.Н. Численные методы в теории оптимальных систем. – М.: Наука, 1971.–424с.
72. Михалевич В.С. Последовательные алгоритмы оптимизации и их применение. // Кибернетика. – 1965. – №1,2. 74. Неймайер Н.Ф. Холодная и горячая штамповка. Т2. – М.: ОНТИ, 1935.–744с.
Review
For citations:
REZNIKOV Yu., VOVCHENKO A. CALCULATION AND OPTIMIZATION OF DIE FORGING PROCESSES. Vestnik of Don State Technical University. 2007;7(1):3-24. (In Russ.)
Views:
427
Email this article 