V Международная научно-техническая конференция
«Современные проблемы машиностроения»
______________________________________________________________
137
В качестве метода исследования выбран метод конечных элементов, широко зареко-
мендовавший себя в последнее время. Существует множество программных средств, в кото-
рых реализуется данный метод. После их сопоставления принято решение об использовании
программного пакета DEFORM-3D американской корпорации Scientific Forming Technology
Corporation (SFTC). Данный пакет ориентирован на решение задач, связанных с обработкой
металла давлением (ОМД). Среди преимуществ данного пакета универсальность в использо-
вании, совместимость с другими программами (в частности, CAD и CAE) и широкие воз-
можности моделирования. Программа также имеет простой графический интерфейс, удобна
в использовании, не требовательна к системным ресурсам.
Созданная модель для рассматриваемой задачи состоит из двух валков, верхний из ко-
торых – профилированный, а нижний – гладкий; и заготовки размерами 1,5х5х10 мм. При-
чем, одна грань заготовки задана как плоскость симметрии для облегчения моделирования
процесса. Размеры прокатных валков: диаметр – 55 мм, длина бочки – 30 мм. Для фиксации
вертикального положения заготовки п рименены верхние и нижние проводки. Обе проводки
имеют грани, сверху и снизу примыкающие к заготовке. Обжатие для каждого профиля осу-
ществлялось на 0,1–0 ,25 мм. При этом коэффициент трения между прокатными валками и
заготовкой варьировался от 0,1 до 0,8 по Зибелю.
Построение математической модели в программном комплексе DEFORM-3D осуще-
ствляется за несколько этапов. На первом этапе использовался сторонний графический пакет
SolidWorks, в кото ром были построены виртуальные прототипы инструмента и заготовки.
После этого каждый объект, сохраненный в отдельный файл, переносился в Препроцессор
DEFORM-3D. После импортирования заготовка разби валась на конечные элементы, задава-
лись физико-механические характеристики материала, выбирались граничные условия объ-
екта. Для валков задавался закон движения – вращение вокруг оси с постоянной угловой
скоростью, первоначальное положение и исходный угол поворота. После взаимного распо-
ложения заготовок и инструмента, назначался закон трения в зоне контакта. С помощью
препроцессора DEFORM назначались также величины, относящиеся к работе процессора и
позволяющие полностью контролировать ход решения задачи.
Результаты решения в полной мере позволяют анализировать постпроцессор про-
граммного комплекса DEFORM. Получены значения всех компонентов тензоров деформа-
ций и напряжений, эквивалентные напряжения и деформации, значения усилий, действую-
щих на инструмент при обработке заготовок.
Проведенные теоретические исследования обжатия заготовок тремя видами профили-
рующих валков (с трапецеидальным, полукруглым и тре угольным пр офилем оребрения) по-
зволяет сформулировать следующие выводы:
1. Высота оребрения заготовки при использовании валка с трапецеидальным профи-
лем зуба при данных обжатиях и всех прочих условиях наименьшая. При полукруглом про-
филе зуба высота оребрени я на 15 % больше, при тре угольном – на 35 %. При этом с увели-
чением обжатия высота оребрения увеличивается.
2. Из результатов исследования следует также, что среднее усилие п рокатки увеличи-
вается с увеличением обжатия заготовки. Также на повышение усилия оказывает вли яние
увеличение коэффициента трения между валками и заготовкой. Наибольшим усилие получе-
но при прокатке валком с трапецеидальным профилем зуба, усилие при прокатке валком с
полукруглым профилем на 10% ниже, с треугольным – на 60%.
Полученные в результате проведенного теоретического исследования данн ые позво-
ляют вести усовершенствование оборудования и инструмента