Инженерная графика. Раздел : автоматизация расчетов при решении задач обработки металлов давлением

№ 535 

Кафедра начертательной геометрии и инженерной графики 

Костарев И.В., Соломонов К.Н., Харитонов А.О. 

ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА 

Раздел: Автоматизация расчетов при решении задач 
обработки металлов давлением 

Учебное пособие  
для студентов специальности 1106 

Рекомендовано редакционно- 
издательским советом института

МОСКВА 2001 

УДК 621. 73. 043. 
 
К 72 

АННОТАЦИЯ 

Пособие предназначено для студентов, выполняющих домашнее 
задание по курсу «Инженерная графика». Целью настоящего пособия 
является развитие у студентов навыков самостоятельной работы на 
компьютере при решении задач построения геометрических образов 
деталей, получаемых объемной штамповкой, а также при построении 
линий, характеризующих физические особенности процессов формообразования этих деталей. 

Программа, используемая в учебном пособии, позволяет осуществлять экспресс-анализ картины течения металла по гравюре штампа и предусматривать технологические приемы для устранения возможности образования дефектов, связанных с неравномерностью 
течения металла. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 2001 

СОДЕРЖАНИЕ 

Введение....................................................................................................4 
1. Описание работы с программой..........................................................5 
2. Файл входных данных..........................................................................7 
3. Примеры расчета положения ЛРТМ.................................................10 
4. Описание результатов расчета ..........................................................17 
5. Задание для самостоятельной работы ..............................................18 
Литература ..............................................................................................19 

3 

ВВЕДЕНИЕ 

Одной из наиболее сложных задач обработки металлов давлением является задача расчета формообразования деталей. Большую роль при формообразовании играет равномерность распределения потоков металла, так как именно оно определяет оформление 
детали и препятствует появлению разного рода дефектов. 

Рассмотрим класс деталей с развитым полотном и тонкими 
ребрами жесткости, получаемых объемной штамповкой. Теоретической базой для моделирования процесса формообразования деталей 
указанного класса служит теория течения тонкого пластического 
слоя, разработанная А.А.Ильюшиным [1,2]. Решающую роль в 
оформлении играет распределение потоков металла по гравюре 
штампа, которое, в свою очередь, характеризуется положением линии раздела течения металла (ЛРТМ). Таким образом, физическая 
задача сводится к чисто геометрической, так как ЛРТМ является 
геометрическим местом точек, равноудаленных от контура детали. В 
данном случае под контуром детали подразумевается как физическая 
граница растекающегося по гравюре штампа металла, так и границы, 
вдоль которых контактное давление имеет минимальное значение; к 
таковым относятся полости штампа под ребра жесткости или приливы, а также различные вырезы в детали. 

Графический способ построения ЛРТМ рассмотрен в работе [3]. Однако его применение имеет ряд недостатков, связанных с 
большой трудоемкостью построений. В настоящем учебном пособии 
для построения ЛРТМ предлагается использовать программу, реализуемую на компьютере. 

Программа позволяет строить ЛРТМ для произвольного контура с любым количеством вырезов различной формы. 

Для самостоятельной работы студентам выдается задание, 
которое помогает усвоить материал, касающийся построения контура детали и определения положения ЛРТМ. 

4 

1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ С 
ПРОГРАММОЙ 

1.1. Запуск программы 

Запуск программы осуществляется из MS DOS или Norton 
Commander. Программу можно также запускать из WINDOWS. Для 
этого необходимо загрузить Norton Commander из WINDOWS. 

Программа находится в каталоге ISO. Для ее запуска необходимо набрать в командной строке название исполнительного файла и 
файла входных данных, например, если хотим произвести расчет, 
используя входной файл с именем data.9: 

A:\ISO>iso.exe data.9. 

Для выполнения любой операции следует использовать клавишу [Enter]. После запуска программы на экране монитора появляется картинка, на которой белой линией показаны контуры детали, а 
красной – ЛРТМ. 

При попытке запуска программы без указания файла входных 
данных, а именно, с помощью команды 

A:\ISO>iso.exe, 

расчеты произвести не удается, и на экране появляется сообщение об 
ошибке: 

Runtime error 003 at 0000:03B3. 

1.2. Прерывание выполнения 
программы 

Для экстренной остановки выполнения программы необходимо нажать любую клавишу. При этом на экране появляется надпись: 

Program paused.press X to exit or ANY key to continue.. 

5 

Если требуется завершить выполнение программы, необходимо нажать клавишу [X], а затем любую клавишу. Для продолжения 
выполнения программы нажимаем любую клавишу. 

Об окончании расчетов сигнализирует надпись на экране: 

Done. Press ANY key to exit. 

Для выхода из программы необходимо нажать любую клавишу. 

6 

2. ФАЙЛ ВХОДНЫХ ДАННЫХ 

2.1. Задание файла входных данных 

Для задания нового файла входных данных необходимо нажать одновременно две клавиши [Shift+F4]. После этого на экране 
высвечиваются названия все используемых нами файлов. Для набора 
нового файла необходимо задать его имя. 

В случае, когда необходимо отредактировать уже существующий файл, его надо выбрать из списка файлов и нажать клавишу 
[F4]. 

2.2. Описание файла входных данных 

Файл входных данных описывает геометрию любого многосвязного контура, состоящего из отрезков прямых и дуг окружностей. 

В случае расчета положения ЛРТМ реальной детали, контур 
которой состоит из участков линий, не являющихся дугами окружностей или прямыми, необходимо этот контур аппроксимировать дугами окружностей и прямыми. Чем более точной будет аппроксимация, 
тем точнее получится результат расчета. 

Следует иметь в виду, что контур может состоять из любого 
количества линий. 

Рассмотрим поэлементно состав файла входных данных. 

2.2.1. Задание отрезка прямой 

Отрезок прямой задают координатами (x,y) его крайних точек, которые указывают ниже служебного слова LINE, например: 

LINE 
1 1.9 1.3 2.4 

В данном примере координаты одной крайней точки отрезка 
(1, 1.9), а другой – (1.3, 2.4). 

7 

Координаты отделяют друг от друга пробелом, а десятичную 
и целую части разделяют точкой. Это правило записи распространяется на все числа, задаваемые в файле входных данных. 

2.2.2. Задание дуги окружности 

Дугу окружности задают координатами ее центра, радиусом, 
а также координатами ее крайних точек. При этом положение крайних точек определяют начальным и конечным значениями угла раствора дуги, учитывая, что угол необходимо отсчитывать против часовой стрелки. Для обозначения дуги используется служебное слово 
ARC, например: 

ARC 
3 2 0.5 0 360 

В этом примере центр дуги задан координатами (3, 2); радиус – 0,5; дуга представляет собой полную окружность, т.к. угол изменяется от 0° до 360°. 

2.2.3. Шаг расчета 

Шаг определяет, с какой точностью производится расчет, на-
пример: 

STEP 
0.01. 

В данном случае шаг выбран равным сотой доле единицы. 
При увеличении шага расчет ускоряется, однако уменьшается точность расчета; если шаг уменьшить, замедляется скорость счета. Шаг 
надо выбирать оптимальным. 

2.2.4. Координаты начальной точки 

Построение ЛРТМ начинается с выбора некоторой начальной 
точки. Поэтому необходимо задать ее координаты, например: 

INPOINT 
3.9 1.1. 

Точка должна быть выбрана внутри контура детали. Заметим, 
что если контур содержит замкнутые ячейки, расчет необходимо 
производить для каждой ячейки в отдельности. При этом задают рас
8 

положение начальной точки в каждой ячейке последовательно, а 
программу запускают несколько раз с разными входными файлами 
(они отличаются друг от друга координатами начальной точки). Программа составлена таким образом, что положение начальной точки 
влияет на ход вычислений, поэтому следует выбирать ее координаты 
так, чтобы расчет производился достаточно быстро. 

Файл входных данных должен быть завершен словом END. 

9 

3. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ПОЛОЖЕНИЯ 
ЛРТМ 

В этом разделе приведены примеры расчета положения 
ЛРТМ с использованием двух вариантов файлов исходных данных, а 
также пример расчета положения ЛРТМ для новой детали, заданной 
графически. 

3.1. Расчет по заданным файлам 
входных данных 

В качестве примера можно рассмотреть расчет положения 
ЛРТМ по уже заданным файлам входных данных data.6, data.9, которые отличаются геометрическими параметрами детали. Результаты 
расчетов показаны на рис. 3.1 и рис. 3.2. 

3.2. Расчет положения ЛРТМ новой 
детали 

Рассмотрим расчет для детали, вид которой в плане показан 
на рис. 3.3. 

Для решения данной задачи необходимо выполнить следующие действия. 

3.2.1. Перечертим контур детали на миллиметровку в масштабе 1:1. 

3.2.2. Зададим файл входных данных, назвав его, например, 
data.20. При этом надо учесть, что размеры линий необходимо задавать в мм. Поскольку контур многосвязный, то расчет необходимо 
производить для каждой ячейки отдельно, задавая при этом разное 
положение начальной точки. 

Деталь представляет собой многосвязный контур с семью 
ячейками. Причем, 1-я и 2-я ячейки имеют вырезы: первый вырез 
имеет форму шестиугольника, второй – полукруга. 

10 

Рис. 3.1. Результат расчета положения ЛРТМ при задании входных 
данных из файла data.6 

11