При проектировании штампов для холодного выдавливания обычно используют различные эмпирические закономерности. При таком подходе не удаётся получить оптимальных решений. В то же время растущие требования, касающиеся повышения производительности штампов, заставляют работать над совершенствованием их конструкций. Поэтому при разработке новых штампов необходимо применять точные методы расчета и моделирования параметров с использованием возможностей компьютерной техники.
Использование метода конечных элементов при проектировании штамповой оснастки
Преимущества данного метода заключаются в том, что он не накладывает ограничений, обусловленных формой штампа, распределением напряжений и деформаций. Особенно это заметно при использовании традиционных методов расчёта, например, предварительно напряжённого инструмента. Трудоёмкость метода значительно снижается, если использовать ряд упрощающих допущений, касающихся формы штампа и распределения технологической нагрузки по его рабочим деталям.
Для компьютерного проектирования бандажированных матриц штампов холодной объёмной штамповки с использованием метода конечных элементов часто используют программу ASRF, разработанную австралийскими исследователями. В соответствии с этим методом матрицу рассматривают в виде модели, состоящей из конечных элементов.
В сечениях эти элементы представляют собой правильные плоские фигуры (в общем случае — многоугольники).
Размещение и смещение узлов при упругой деформации в программе ASRF описывается функциями, позволяющими соотнести общую деформацию матрицы с деформацией каждого конечного элемента. Последовательность действия программы представлена на рис. 1.
Применительно к цели работы программа ASRF была реализована для составной матрицы, схема которой представлена на рис. 2.
Из массива конечных элементов был выбран такой, который позволяет построить расчетную осесимметричную модель штампа для обратного выдавливания и принять линейное изменение напряжений по высоте поверхностей с наибольшими упругими деформациями δ.