Имитационное моделирование технологических процессов изготовление листовых деталей

Листовая штамповка является одной из основных технологий изготовления деталей изделий в автомобилестроении, производстве аэрокосмической техники, точном приборостроении и ряде других отраслей машиностроения и приборостроения. Следует отметить разнообразие технологий листовой штамповки – операции разделительные, сборочные, гибочные, формообразующие и др., а также различное их комбинирование. Операции могут выполняться как на традиционном прессовом оборудовании, так и с использованием импульсных источников энергии – электроимпульсных установок с конденсаторным накопителем энергии, сжатого газа или взрывчатых веществ.

Проектирование технологии включает в себя расчет параметров технологического процесса и оборудования. В общем случае вычисляются параметры напряженно-деформированного состояния (НДС) всех точек заготовки для всех этапов (моментов времени) деформирования, и на основе их анализа прогнозируется возможность разрушения заготовки (нарушение сплошности, потеря устойчивости формы), и определяется технологическое усилие или запасаемая энергия оборудования. Классическая теория обработки металлов давлением (ОМД) ориентирована на аналитическое решение некоторой упрощенной расчетной задачи, не учитывающей нелинейности дифференциальных уравнений, краевых условий, физической нелинейности поведения металла, геометрической нелинейности, характеризующей большие пластические деформации и другие важные особенности процесса. Развитие вычислительной техники сопровождается совершенствованием методов вычислительной математики, с помощью которых в настоящее время решают нелинейные краевые и смешанные задачи теории ОМД в расширенной физической и технологической постановке.

Активно используется программное обеспечение и для моделирования процессов обработки металлов давлением, а такие программы как Pam-Stam и  Ls-Dyna позволяют описать листовую штамповку. Перечисленные программы не только позволяют выполнить «симуляцию» процесса и всесторонне рассмотреть его особенности, но также обладают дополнительным набором инструментов позволяющим выполнить предварительный анализ вероятности образования брака, оценить коэффициент использования материала при различных вариантах раскроя, внести изменения в геометрическую модель, учесть пружинение. Особо следует отметить учет большого количества свойств материала: анизотропии, различный характер упрочнения, пружинение, влияние скорости деформаций и температуры, кристаллической структуры. Все свойства обычно закрепляются за материалом в библиотеке материалов и пользователь каждый раз не вводит их в программу, что позволяет избежать значительного количества ошибок.

Внедрение технологии позволит:

• ускорить процесс технологической подготовки производства;
• сократить затрата на отработку процессов более чем на 50 %;
• сократить стоимость производства до 30% вследствие уменьшения количества используемого оборудования;
• сократить ручные доводочные работы до 70 % за счет учета компенсации пружинения в оснастке и расчета точных разверток;
• уменьшить проблему "разрыва поколений";
• устранить дефекты на этапе виртуальной отработке с подтверждением аналитическим способом их появления;
• визуализировать и измерять косметические дефекты на моделируемой заготовке, создавая контур дефектной области с соответствующей глубиной;
• в виртуальной среде визуально локализовать дефекты поверхности на детали, подвергну его интенсивным движущимся лучам.

Основными потребителями данной технологи будут является в первую очередь крупнейшие авиастроительные предприятия. Такие как:

• ПАО «Воронежское акционерное самолётостроительное общество;
• Холдинг «Вертолеты России»;
• ПАО "Казанский вертолетный завод";
• Научно-производственное предприятие "Звезда";
• ИАЗ – филиала ОАО «Корпорация «ИРКУТ»;
• ОАО «Улан-Удэнский авиационный завод»;
• АО «Авиастар-СП»;
• филиал ПАО «Компания «Сухой» «КнААЗ им. Ю.А. Гагарина»;
• НОВОСИБИРСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ЗАВОД им. В.П. ЧКАЛОВА и др.

Апробация

• Договор с ИАЗ – филиала ПАО «Корпорация «ИРКУТ» по постановлению 218 Правительства РФ «РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ КОМПЛЕКСА ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОЛЕТА МС-21» по дополнительному соглашению №14: «Технология и организация производства листовых деталей формовкой эластичной средой на прессах с высоким удельным давлением» шифр 210-218-02-312. Договор от 27 августа 2010 г. №334/10
• Договор с ИАЗ – филиала ПАО «Корпорация «ИРКУТ» по постановлению 218 Правительства РФ "Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научно-производственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета" № ИрГТУ 218-3.13.1.017 по дополнительному соглашению №13: «Создание производственной подсистемы автоматизированной разработки и оптимизации технологических процессов и конструкции средств технологического оснащения для изготовления листовых деталей сложной формы в заготовительно-штамповочном производстве». Договор №389/12 от 15 ноября 2012 г.
• Договор с ФГБОУ ВПО КнаГТУ "Разработка метода виртуального моделирования процесса формообразования листовых авиационных деталей в программном комплексе PamStamp" №211/13 30.09.2013 - 22.11.2013
• Договор с ФГБОУ ВПО КнаГТУ "Разработка технологии и оснастки для производства детали типа «кожух» из листового материала В-1341Т на основе результатов моделирования процесса штамповки эластичной средой" №246/14 01.10.2014 - 23.10.2014
• Договор с ОАО «Улан-Удэнский авиационный завод» "Моделирование процесса эластоформования деталей из листового материала. Анализ применимости данного метода для выбранной номенклатуры деталей. Создание моделей рабочей поверхности оснастки, скомпенсированной на величину пружинения. Сопровождение процесса отработки формования 5 деталей" №229/13 01.07.2013 - 30.12.2013
• Договор с ООО "ПЛМ Инжиниринг" "Моделирование процесса формообразования детали "Патрубок" №2242/141/17 18.04.2017 - 16.05.2017
• Договор с ФГБОУ ВПО КнаГТУ "Разработка технологии и оснастки для производства детали типа «полустакан» из листового материала АМг6БМ" №223/46 01.09.2014 - 30.09.2014
• Договор на оказание консультационных услуг в области виртуального моделирования ООО "ПЛМ Урал» № ПУ 0005243 22.06.2016 - 08.04.2016
• НИОКР с ИАЗ – филиала ПАО «Корпорация «ИРКУТ» «Разработка методики проектирования рабочей поверхности средств технологического оснащения (СТО) для процесса гидроэластичной формовки на прессе «Avure». Разработка технологической документации на изготовление деталей методом гидроэластичной формовки" 25.01.2017 по 25.01.2018