CC BY
32
УДК 621.7.043, 629.73.002
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПУАНСОНА В РАБОЧЕМ ПРОСТРАНСТВЕ ОБТЯЖНОГО ПРЕССА FET В ПРОЦЕССЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА
© С.В. Белых1, А.А. Кривенок2, В.В. Мироненко3, В.А. Мишагин4
1,4Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет,
681013, Россия, г. Комсомольск-на-Амуре, пр. Ленина, 27.
2Филиал ОАО «Компания «Сухой» «КнААЗ им. Ю.А. Гагарина»,
681018, Россия, г. Комсомольск-на-Амуре, ул. Советская, 1.
3Иркутский государственный технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Рассмотрены основные этапы расчета и формирования управляющих программ (УП) для прессов поперечной обтяжки типа FET. Представлены возможные последствия неправильного позиционирования обтяжного пуансона в рабочем пространстве пресса. Предложен метод анализа траектории движения губок пресса по данным, полученным из УП. Рассмотрен пример влияния позиционирования обтяжного пуансона на процесс обтягивания узкой детали.
Ил. 5. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: обтяжной пресс; FET; пуансон; обтяжка; моделирование; кинематическая схема пресса; технологическая подготовка производства; оптимизация; положение пуансона.
STRETCH DIE POSITION DETERMINATION IN FET-TYPE SHEET STRETCH PRESS WORKSPACE
DURING PREPRODUCTION ENGINEERING
S.V. Belykh, A.A. Krivenok, V.V. Mironenko, V.A. Mishagin
Komsomolsk-on-Amur State Technical University,
27 Lenin pr., Komsomolsk-on-Amur, 681013, Russia.
Branch of Sukhoi Company JSC Komsomolsk-on-Amur Aircraft Production Association (KnAAPO) named after Yu.A. Gagarin,
1 Sovetskaya St., Komsomolsk-on-Amur, 681018, Russia.
Irkutsk State Technical University,
83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article studies the main calculation and formation stages of control programs (CP) for FET- type sheet stretch forming presses. It shows possible effects of mispositioning of the stretch die in the press workspace and proposes a method to analyze the motion paths of stretch press jaws by CP data. An example of the stretch die positioning effect on stretch forming process of a narrow part is considered.
5 figures. 5 sources.
Key words: sheet stretch forming press; FET; stretch die; stretch-wrap forming; modeling; kinematic diagram; preproduction engineering; optimization; stretch die position.
Программно-аппаратные средства СА1_Б активно внедряются на всех стадиях жизненного цикла изделия (ЖЦИ) авиационной техники, в том числе и на стадии технологической подготовки производства [4].
Согласно исследованиям, внедрение САЬБ-технологий в авиационной промышленности США [3] позволило сократить длительность разработки изделий на 40-60%. При этом относительное сокращение длительности разработки более существенно, чем
относительное сокращение стоимости (10-30%). Помимо сокращения длительности предпроизводствен-ных стадий ЖЦИ, важно и сокращение риска появления необходимых конструктивных изменений, доработок, исправления ошибок и т.п.
Технологическая подготовка производства (ТПП) -совокупность мероприятий, обеспечивающих наличие на предприятиях полных комплектов конструкторской и технологической документации, а также средств
1Белых Сергей Викторович, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии самолетостроения, тел.: 89141795213, e-mail: belykhsv@knastu.ru
Belykh Sergey, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Aircraft Construction Technology, tel.: 89141795213, e-mail: belykhsv@knastu.ru
2Кривенок Антон Александрович, программист научно-производственного отдела, тел.: (4217) 526385, e-mail: baikal-190@yandex.ru
Krivenok Anton, Programmer of the Research and Production Department, tel.: (4217) 526385, e-mail: baikal-190@yandex.ru.
3Мироненко Владимир Витальевич, программист учебно-научного центра Autodesk кафедры самолетостроения и эксплуатации авиационной техники, тел.: 89501110235, e-mail: mironenko_vv@istu.edu
Mironenko Vladimir, Programmer of Educational and Scientific center “Autodesk” of the Department of Aircraft Construction and Maintenance, tel.: 89501110235, e-mail: mironenko_vv@istu.edu
4Мишагин Вадим Александрович, аспирант, тел.: 89241146575, e-mail: n.a.f.a.n.r@mail.ru Mishagin Vadim, Postgraduate, tel.: 89241146575, e-mail: n.a.f.a.n.r@mail.ru
технологического оснащения (СТО), необходимых для осуществления заданного объема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями [1]. Внедрение нового оборудования для изготовления деталей летательного аппарата из листов на обтяжных прессах типа FET (фирма АСВ, Франция), оснащенных числовым программным управлением (ЧПУ), требует нового подхода к проектированию элементов технологического оснащения.
Для успешного изготовления деталей методами обтяжки на прессах с ЧПУ необходимо решить следующие задачи:
1. Конструкторская проработка геометрии обтяжного пуансона.
2. Определение оптимальных размеров заготовки, позволяющих изготовить качественную деталь при наименьшем расходе материала.
3. Моделирование процесса формообразования заготовки с учетом всех особенностей процесса (свойства материала, пружинение и др.). Результатом этого являются управляющие программы для ЧПУ пресса и требования по форме и месторасположению обтяжного пуансона в рабочем пространстве пресса.
Расчет и формирование УП для ЧПУ обтяжного пресса типа FET производится с использованием специальной программы S3F (рис.1), предоставляемой фирмой АСВ. Входными данными для дальнейшего расчета служит геометрия обтяжного пуансона. При
подготовке файла геометрии необходимо систему координат из произвольной точки основания перенести в характерную точку основания пуансона (например, угол или середина одного из ребер основания), которую легко найти на пуансоне. В дальнейшем эта точка будет использоваться для определения положения пуансона на столе пресса как в программе S3F, так и на реальной машине.
Для расчета и формирования УП необходимо задать ряд параметров процесса формообразования, которые разделены на следующие группы: свойства материала; значение коэффициента трения; размеры заготовки; условия термообработки; параметры размещения пуансона на столе пресса;
технологические условия процесса.
Свойства материала заготовки и значение коэффициента трения между заготовкой и обтяжным пуансоном определяются из конструктивных соображений, и технолог не вправе варьировать этими значениями в расчете. Условия термообработки и коэффициенты, определяющие технологические условия процесса формообразования, позволяют технологу наиболее оптимально разработать технологический процесс обтяжки путем анализа цветовой диаграммы деформаций и напряжений.
Рис. 1. Общий вид программы S3F
Оставшиеся две группы параметров (размеры заготовки и параметры размещения пуансона на столе пресса) мало влияют на процесс формообразования, но в значительной степени изменяют траекторию движения рабочих органов пресса (обтяжных губок). Возможны случаи, когда неправильно выбранные параметры размещения пуансона и размеров заготовки могут привести к контакту обтяжных губок пресса с технологической подставкой под пуансон. Программа S3F не предоставляет инструментов для проведения такого анализа, это в результате приводит к тому, что данного рода явления проявляются только при отработке процесса обтяжки реальной детали на прессе и,
как следствие, ведут к дополнительным затратам и увеличению времени на технологическую подготовку и отработку технологии. В этом случае встает задача оптимизации этих параметров.
Для решения этой задачи произведен анализ кинематики пресса FET, по результатам которого определены переменные и постоянные параметры, позволяющие преобразовать управляемые координаты вылета гидроцилиндров пресса в координаты любой точки обтяжных губок в декартовой системе координат [2]. На основании разработанной математической модели была создана программа, позволяющая автоматизировать обработку УП (рис.2).
Рис. 2. Интерфейс программы обработки управляющих программ для ЧПУ FET
Рассмотрим процесс позиционирования пуансона и определения размеров заготовки на примере определенной детали - обшивка лобовой части крыла (рис. 3). Пусть система координат модели пуансона установлена в центре его основания, а параметры заготовки приняты таким образом, чтобы она располагалась симметрично относительно оси симметрии пресса. Произведем расчет УП с использованием программы S3F. В результате имеем предложенный программой S3F процесс обтяжки в два перехода (рис. 4). Попробуем оценить полученный результат. Для этого произведем перерасчет полученных кадров УП в координаты траектории губок пресса. В результате имеем четыре траектории, по одной для каждой пары гидроцилиндров (XRF и ZRF, XRR и ZRR, XLF и ZLF, XLR и ZLR). Так как пуансон имеет небольшую конусность, то имеет смысл анализировать положение губок пресса только в наиболее узкой части пуансона. Для дальнейшего анализа используем любую CAD программу,
например AutoCAD, в которой восстановим геометрию обтяжных губок, траекторию их движения в данном сечении, форму пуансона и подставки под него.
Из полученной схемы (рис. 5,а) видно, что губки пресса с левой стороны касаются или приближаются критически близко к подставке под пуансон. Пуансон следует сместить влево, однако расстояние от правой губки пресса до подставки не особо велико и не дает большой возможности смещения пуансона. Для увеличения возможности по смещению пуансона можно уменьшить припуск заготовки с правой стороны, что приведет к смещению траектории движения правой губки пресса вверх. В результате отработки получаем такое положение пуансона, а также размер и положение заготовки, при которых в крайней точке обтяжки имеется гарантированный зазор между обтяжными губками пресса и элементами технологического обеспечения процесса обтяжки (рис. 5,б).
Рис. 4. Результаты расчета процесса обтяжки в программе S3F: а - первый переход формообразования;
б - второй переход формообразования
а) б)
Рис. 5. Положение губок пресса относительно элементов технологического оснащения: а - первоначальное положение пуансона и заготовки; б - скорректированное положение пуансона и заготовки
Предложенный метод анализа процесса изготовления деталей на прессах поперечной обтяжки типа РБТ позволяет еще на стадии технологической подготовки производства выявить и предотвратить возможные столкновения рабочих органов пресса и элементов технологического оснащения путем оптимального выбора положения обтяжного пуансона и заготовки, что, в свою очередь, позволит сократить цикл отработки технологического процесса изготовления детали и исключить затраты на доработку технологической оснастки.
Представленная в рамках данной статьи работа проводится при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (Минобрнауки России) по комплексному проекту 2012-218-03-120 «Автоматизация и повышение эффективности процессов изготовления и подготовки производства изделий авиатехники нового поколения на базе Научнопроизводственной корпорации «Иркут» с научным сопровождением Иркутского государственного технического университета» согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218.
Библиографический список
1. Братухин А.Г. Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение / Гл. ред. А.Г. Братухин. М.: ОАО «НИЦ АСК», 2008. 608 с.
2. Кривенок А.А., Станкевич А.В., Феоктистов С.И. и др. Формообразование профильных заготовок с помощью листового обтяжного пресса // Ученые записки Комсомольско-го-на-Амуре государственного технического университета. Науки о природе и технике. 2013. № II - 1(14). С.4-8.
3. Одинг С.С. Управление процессом формообразования обшивок двойной кривизны на обтяжном оборудовании с
программным управлением // Изв. вузов. Авиац. техника. 1987. № 3. С.47—51. № 4. С.39-43.
4. Пекарш А.И., Клочков В.В. Экономическое обеспечение развития конкурентоспособной авиационной промышленности на принципах CALS // Наука и технология в промышленности. 2012. №2. С.95-103.
5. Малащенко А.Ю. Конечно-элементное моделирование процесса изготовления гибридных листовых деталей // ВЕСТНИК Иркутского государственного технического университета. 2013. №4. С.40-43.
