Контактна взаємодія елементів штампового оснащення

Abstract

Робота спрямована на розв'язання актуальної та важливої для машинобудування, зокрема, стосовно процесів та машин обробки тиском, науково-технічної задачі забезпечення характеристик розділових штампів на основі дослідження міцності та жорсткості їхніх елементів на етапі проектування. Для дослідження напружено-деформованого стану елементів штампового оснащення розроблена комплексна математична модель, яка, на відміну від відомих, дає можливість враховувати множинну контактну взаємодію елементів досліджуваних технологічних систем. Крім того, у цю модель інтегрована технологія параметричного моделювання, що дає можливість розв'язувати задачі синтезу на основі більш достовірних нелінійних задач аналізу. Запропоновано підхід із застосуванням поповнюваної бази даних розрахунків напружено-деформованого стану елементів штампової оснастки для обґрунтування їхніх проектно-технологічних рішень. На відміну від спрощених розрахункових моделей або прямого багаторазового розв'язання задач у повній постановці, пропонований підхід забезпечує і точність, і оперативність розв'язання даних задач. Установлено, що при багатоконтактному сполученні набору елементів штампів, що є багатошаровою конструкцією, зони контактної взаємодії і розподілу контактного тиску практично не змінюються при збільшенні сил штампування, а розподіли і максимальні значення контактного тиску практично лінійно залежать від діючих сил штампування. За результатами чисельних досліджень напружено-деформованого стану елементів розділових штампів установлені уточнені залежності їхніх міцнісних і жорсткісних характеристик від проектно-технологічних параметрів.

The work is aimed at solving actual and important for mechanical engineering, in particular, regarding the processes and machines of pressure treatment, the scientific and technical task of ensuring the characteristics of separation dies based on the study of the strength and rigidity of their elements at the design stage. To study the stress-strain state of the elements of die tooling, a complex mathematical model has been developed, which, unlike the well-known ones, makes it possible to take into account the multiple contact interaction of the elements of the technological systems under study. In addition, the parametric modeling technology is integrated into this model, which makes it possible to solve synthesis problems on the basis of more reliable nonlinear analysis problems. An approach is proposed with the use of a replenished database of calculations of the stress-strain state of elements of die tooling to substantiate their design and technological solutions. Unlike the simplified computational models or the direct multiple solution of problems in a complete formulation, the proposed approach ensures both the accuracy and efficiency of solving these problems. It has b een established that with a multi-contact connection of a set of stamp elements that are multi-layered, the areas of contact interaction and contact pressure distribution do not practically change with increasing pressing forces, and the distribution and maximum values of contact pressure depend almost linearly on the existing pressing forces. According to the results of numerical studies of the stress-strain state of the elements of separation punches, the refined dependencies of their strength and stiffness characteristics on the design and technological parameters were established.