CC BY
43
Dosko Sergey Ivanovich MGTU im. N. E. Bauman Churilin Andrey Viktorovich Nekrasov Maxim
STANKIN MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY»
MODELING OF THE ELASTIC SYSTEM OF A SLOTTED GRINDING MACHINE
The results of modeling the elastic system of the slotted grinding machine for the case of two-sided processing are described. The design scheme of the elastic system (US) of the machine is proposed for the possibility of using the ESW program developed at MSTU Stankin and used in the educational process, as well as in research work. Despite the fact that the ESW program was written in the 90s, and its interface is significantly outdated, the method of modeling elastic systems of machines used in it, allows at least in the educational process to be effective.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ В ОБОЛОЧКОВУЮ ФОРМУ ДЛЯ ДЕТАЛИ «КОРПУС» В САПР SOLIDWORKS Стариков Виталий Сергеевич, магистрант (e.mail: starikovvit@yandex.ru) Зубкова Оксана Сергеевна, к.т.н., доцент (e.mail: zubkova-oksana@bk.ru) Зубков Дмитрий Андреевич, студент (e.mail: dmitrij.zubkov.2000@bk.ru) Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия
В статье рассматриваются вопросы моделирования процесса литья в оболочковую форму для изготовления детали «Корпус» в САПР SOLIDWORKS. Показаны основные этапы разработки процесса, особенности работы в САПР.
Использование современных программных средств позволяет визуализировать процессы, происходящие при формировании отливки, оперативно внести изменения в технологию, оптимизировать литниково-питающую систему и обеспечить получение отливки с требуемой плотностью металла.
SOLIDWORKS предлагает удобную симуляцию процесса литья, которая окажется полезной разработчикам пресс-форм, а также аналитикам, специализирующимся на работе в CAE системах. Данный пакет позволяет предсказать возникновение производственных дефектов в компонентах и литых деталях.
При помощи SOLIDWORKS можно быстро оценить производственную технологичность на этапе разработки и, тем самым, исключить необходимость затратной переделки пресс-формы, улучшить качество компонентов и ускорить выход изделия на рынок [1].
Моделирование литья включает в себя следующие типовые этапы. В первую очередь, должна быть подготовлена твердотельная модель отливки в любой СДО-системе. Вопросы определения геометрических параметров отливки подробно рассмотрены в источниках [2], [3], [4]. К отливке добавляется модель литниковой системы, а в ряде случаев, и модель формы для литья. Полученная из СДО-пакета геометрия разбивается на сетку конечных элементов (или, в некоторых пакетах, конечно-разностную сетку).
Перед началом расчета из базы данных пакета выбирается марка литьевого материала (в случаи необходимости можно создать свою базу по выбору материала, воспользовавшись данными источника [5]), его температура, материал и температура формы, вид заливки. Исходя из выбранных материалов, автоматически задаются их теплофизические характеристики (теплопроводность, теплоемкость, скрытая теплота кристаллизации и их зависимости от температуры). Аналогично, из базы данных автоматически задаются граничные условия «отливка - форма» (коэффициенты теплопередачи, излучения и т.д.).
Затем осуществляется выбор местоположения инжекции.
Далее выполняется этап - расчет заполнения формы расплавом. В ходе его выполнения моделируется движение фронта расплава. По окончании расчетов можно узнать: время заполнения, время охлаждения, утяжины (вмятины), усадку объема по завершению процесса, линии спая и различного рода пустоты, что позволяет уже на ранних этапах проектирования избежать дефектов в детали.
^ 5®а®л правка Вид Вставка Инструменты Окно Справка
•в-
® • Л.., | Ф Поиск в базе зн
ГрТ] £ •> . _ ЙЗ X
1цля успешного млолпен детали тр*6уисо давлени *
фунтЛя. дюйы). Требуемое для заполнен«
меньше 66% от максимал
ОД*" V
Время
при
ее протекании через полость грек-формы на этапе
Синие облает показывают начало фронта потока Красные области указывают одно из следующего:
фронта потока на побои заданном временной интервале в время анимации этапа заполнения:
тения при
даже если программное обеспечение обнаруживает недостаточное
Рис.1 Расчет результатов моделирования.
После моделирования и действий по исправлению дефектов можно запустить расчет снова и получить детальную информацию обо всем процессе в целом, а именно: увидеть направление движения материала, оценить
процесс остывания детали и формы, посчитать время цикла, которое напрямую влияет на выпуск продукции, рассчитать усадку и коробление. Также программа производит расчет проливаемости материала по внутренней полости керамической формы (рис. 2).
На эпюре заполнения (рис. 2, а) отображается профиль расплавленного металла при его протекании через полость формы. Синие области показывают равномерность заполнения формы. Красные области показывают места частичного заполнения полости формы.
Проанализировав диаграмму текучести (рис. 2. б), можно сделать вывод о том, что все участки керамической формы заполняются равномерно.
а)
ь ■
ь *
Ч к1
Г
Рис. 2. Эпюра заполнения
б)
На эпюре времени заполнения (рис. 3.) отображается профиль расправленного металла при его протекании через полость на этапе заполнения формы в процессе литья. Синие области показывают начало фронта потока. Красные области указывают одно из следующего:
- положение фронта потока на любом заданном временном интервале во время анимации этапа заполнения;
- конец заполнения при остановке потока, даже если программное обеспечение обнаруживает недостаточное заполнение.
Компьютерное моделирование процесса кристаллизации отливки «Корпус» с применением САМ ЛП позволило:
выявить места появления и процесс формирования дефектов; отследить в реальном времени изменение температурно-фазовых полей процесса кристаллизации;
получить распределение векторов скоростей, давлений; сформировать рекомендации по оптимизации ЛПС;
получить данные по распределению потока жидкого металла и движению шлаковых частиц в отливке.
FLOW/Врем я процесса заполнения
Нин : 0.Z8B4 sec
#
Рис. 3. Диаграмма времени заполнения
Таким образом, была обеспечена возможность в кратчайшие сроки провести оптимизацию литниково-питающей системы без доработки модельной оснастки, создания керамической оболочки, заливки и механической обработки детали.
Список литературы
1. https://www.solidworks.com/sw/docs/Student_WB_2011_RUS.pdf/ - Полное руководство пользователя SolidWorks.
2. Литье по выплавляемым моделям. Изд. 2 - е, переработанное и дополненное. Под ред. Я. И. Шкленника и В. И. Озерова. - М.: Машиностроение, 1971 - 436 с.
3. Литейное производство / под ред. И.Б. Куманина - М., «Машиностроение», 1971г.
4. Литье повышенной точности по разовым моделям / Озеров В. А., Гаранин В. О. -М., «Высшая школа», 1988г.
5. Марочник сталей и сплавов. 3-е изд., стереотип. / А.С. Зубченко, ММ. Колосков, Ю.В. Каширский и др. Под общей ред. А.С. Зубченко-М.: Машиностроение, 2011. 784 е.: ил.
Starikov Vitaly Sergeevich, master's student
Zubkov, Oksana Sergeevna, candidate of technical Sciences, associate Professor Zubkov Dmitry Andreevich, student of the Southwestern state University, Kursk, Russia
MODELING THE SHELL CASTING PROCESS FOR THE "BODY" PART IN SOLIDWORKS CAD
The article deals with modeling the process of casting in a shell form for the manufacture of parts "Body" in CAD SOLIDWORKS. The main stages of development of the process, features of work in CAD are shown.
