Моделирование и оптимизация процесса ковки в вырезных бойках крупных поковок из слитков с целью (стр. 2 из 2)
Тогда
(6) 
(7)А интенсивность деформации сдвига
определяется в свою очередь как: 
(8)Таким образом, можно определить степень деформации во всех направлениях, а также значение интенсивности деформации сдвига при различных углах выреза бойков и различной единичной степени обжатия. После нахождения максимальных степеней деформаций необходимо проверить достаточно ли усилия ковочного пресса для создания таких условий деформации. Для этого в формуле по определению усилия ковочного пресса, заменим данные о размерах заготовки в очаге деформации на их приближённые функциональные зависимости, которыми будут являться зависимости степеней деформации от угла выреза бойков и степени единичного обжатия:
(9) 4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБА ОПТИМИЗАЦИИ
Оптимизация протяжки, являющейся основной и наиболее распространённой операцией в процессах ковки, - важная задача технолога. Формоизменение заготовки, обеспечивающее необходимую проковку металла – определяющий фактор в технологической схеме ковки, особенно операции протяжки. Поэтому для оптимизации процесса необходимо знание законов формообразования, что позволит минимизировать продолжительность процесса.
При разработке механических режимов протяжки следует учитывать назначение поковки, её конфигурацию, марку материала, а также размеры и форму бойков, и энергосиловые параметры оборудования. В свою очередь, расчёт параметров механического режима ковки, обеспечивающих требуемую степень проковки металла, должен основываться на данных о напряжённо-деформированном состоянии поковки при выбранной схеме деформирования.
Таким образом, знание зависимостей критериев оптимизации от набора управляющих параметров с учётом системы ограничений позволит найти оптимум в технологическом процессе ковки – протяжки.
5. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА ОПТИМИЗАЦИИ
Алгоритм оптимизации для определения максимальных значений
, 
, 
при различных 
и 
представлен в виде блок-схемы на рис. 4. 
Рис. 4. Блок схема алгоритма определения максимальных значений
, 
, 
при различных 
и 
6. РАСЧЁТ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ
Определим максимальные значения
, , 
при различных единичных обжатиях и углах выреза бойков 
Процесс протяжки в вырезных бойках ведётся на гидравлическом ковочном прессе усилием 3000 тс (30МН).
Из практики известно, что процесс протяжки ведётся при степенях единичного обжатия от 7 до 20%. Рассчитаем максимальные степени деформации при угле выреза бойков 120º и
. Все расчеты произведены с помощью программы Microsoft Excel и сведены в табл. 1.Таблица 1. Расчет значения
, , при различных единичных обжатиях 
и угле выреза бойков 120º | ε0 | 0,07 | 0,1 | 0,12 | 0,15 | 0,18 | 0,2 |
| εх | 0,049 | 0,070 | 0,084 | 0,105 | 0,127 | 0,141 |
| εу | 0,049 | 0,070 | 0,084 | 0,105 | 0,127 | 0,141 |
| εz | 0,098 | 0,141 | 0,169 | 0,211 | 0,253 | 0,281 |
| Г | 0,170 | 0,243 | 0,292 | 0,365 | 0,438 | 0,487 |
Как видно из расчетов, максимальные значения
, , получаются при =0,2. Рассчитаем максимальные значения , , при различных углах выреза бойков, используемых на практике, и степени единичного обжатия 20%.Расчёты сведены в табл. 2.
Таблица 2. Расчет значения
, , при различных углах выреза бойков и =0,2 | угол выреза | 90 | 105 | 110 | 120 | 135 | 140 |
| εх | 0,2 | 0,162 | 0,154 | 0,141 | 0,126 | 0,122 |
| εу | 0,2 | 0,162 | 0,154 | 0,141 | 0,126 | 0,122 |
| εz | 0,4 | 0,324 | 0,308 | 0,281 | 0,252 | 0,244 |
| Г | 0,693 | 0,562 | 0,533 | 0,487 | 0,437 | 0,423 |
Проиллюстрируем зависимость интенсивности деформации сдвига от угла выреза бойков в виде графика (рис. 5).
Рис. 5. Зависимость интенсивности деформации сдвига от угла выреза бойков
Таким образом, максимальные значения
, , получаются при =0,2 и угле выреза бойков 90º. Проверим, достаточно ли усилия ковочного пресса для создания таких условий деформации. Для расчёта воспользуемся формулой (9) и программой Microsoft Excel. Расчёты сведены в табл. 3.Таблица 3. Расчет необходимого усилия ковочного пресса
| εх | 0,2 |
| εу | 0,2 |
| εz | 0,4 |
| усилие пресса Р,МН/м2 | 22,30 |
Так как необходимое усилие меньше усилия ковочного пресса, то можно сделать вывод, что данные условия деформации являются оптимальными.
В ходе данной работы выполнен анализ литературных данных о технологическом процессе ковки – протяжки в вырезных бойках. Разобраны некоторые моменты проработки металла поковки по всему очагу деформации. Разработана модель, с помощью которой можно найти оптимальные условия деформации в вырезных бойках.
Недостатками данной модели являются: отсутствие учёта теплового режима ковки и использование упрощённых зависимостей при описании формоизменения поковки при данных условиях деформирования.
1) Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1971, - 424 с.
2) Охрименко Я.М., Тюрин В.А. Теория процессов ковки. М.: Высшая школа, 1977, - 295 с.
3) Тарновский И.Я., Поздеев А.А., Гонаго О.А. и др. Теория обработки металлов давлением. М.: Машиностроение, 1953.