Метод конечных элементов хорошо известен применительно к моделированию строительных конструкций. Однако в технологии металлообработки он распространен значительно меньше. Причинами служат неопределенность краевых условий и сложности моделирования перемещений деформируемого металла.
Представленное здесь тематическое исследование включает в себя анализ многостадийного процесса холодной объемной штамповки фитинга с тепловой трубой с использованием метода конечных элементов. Методика моделирования выполнена итальянской компанией Zoppelletto SpA.
Как известно, в процессе пластического деформирования объемных заготовок исходные материалы формоизменяются постепенно до конечного вида с помощью автоматических и синхронизированных операций, включая сдвиг, высадку, прямое и/ или обратное выдавливание (иногда с пробивкой отверстий). Разработка программного обеспечения для моделирования кузнечных работ представила проблему, заключающуюся в том, как наилучшим образом представить подготовленное решение для непосредственного применения в условиях любого действующего производства. Таким образом, главная задача конструкторов из Zoppelletto SpA заключалась не в модернизации некоторых положений метода конечных элементов, а в их адаптации к достаточно широкому спектру задач.
Поскольку выбор плана процесса влияет на проектирование, изготовление и техническое обслуживание штампов, исследования в области холодной объемной штамповки подчеркивают необходимость коренного улучшения процесса планирования. Проектирование многоступенчатой последовательности процесса включает определение количества заготовок, а также их формы и размеры. Лучшие проекты для операций предварительного формообразования могут быть определены по их способности достигать адекватного распределения материала; это один из самых важных аспектов в процессах холодной объемной штамповки.
Традиционно проектирование последовательности операций технологического процесса выполняется с использованием в основном эмпирических руководств, опыта, а также проб и ошибок. Это приводит к увеличению продолжительности проектирования и последующим высоким издержкам производства. Использование методов компьютерного моделирования при формообразовании металла перед модельными испытаниями может снизить стоимость и время на конструкторские разработки.