Материалы за 11.03.2009

Вам необходимо повысить качество продукции, сократить количество формообразующих клетей и уменьшить расстояние между ними, оптимизировать диаметр роликов, спроектировать оснастку под тот или иной профиль, быстро переналадить стан под новый вид продукции или просто узнать, можно ли изготовить данный профиль при заданных условиях? Все это можно легко сделать с помощью системы COPRA Rollform.

COPRA Rollform - система проектирования роликовой оснастки и оптимизация холодного проката профилей, труб и профнастилов. Разработчик - немецкая компания data M - OEM-партнер компании Autodesk. Поэтому, ничего удивительного, что графическим ядром системы COPRA Rollform является AutoCAD.

С чего начинается процесс работы? Разумеется, с формирования представления о том, что за изделие нужно получить.

Профиль готового изделия можно разработать несколькими способами:
• во-первых, средствами AutoCAD. Для этого полилинией AutoCAD разрабатывается наружный или внутренний контур изделия либо задается средняя линия профиля, который затем преобразуется в тонколистовой профиль с заданной толщиной листа;
• во-вторых, средствами самой COPRA Rollform. В ее состав включена библиотека типовых элементов и стандартизованных профилей, встречающихся в изделиях холодного проката. Используя элементы библиотеки, можно сформировать любой, даже очень сложный профиль;
• в-третьих, неплохо показало себя применение любых других САПР, обеспечивающих экспорт геометрии в формате DWG/DXF. Например, можно использовать в качестве базовой САПР для COPRA Rollform не AutoCAD, а Autodesk Inventor. В этом случае COPRA Rollform работает с AutoCAD из комплекта Inventor, а Inventor можно задействовать для разработки параметрических профилей и, после оптимизации процесса в COPRA, для создания трехмерных моделей роликов, а также для проектирования станов холодного проката.

Когда готовый профиль получен, система предлагает автоматически рассчитать его развертку - ширину полосы заготовки. При этом можно выбрать метод, по которому будет осуществляться расчет: немецкий стандарт DIN 6935, метод Богоявленского, метод Эйлера, метод средней линии, по таблицам углов гибки и по другим методам, вплоть до ручного задания ширины заготовки.

Описание изделия и заготовки закончено, теперь нужно описать способ преобразования заготовки в готовый профиль. Сама система не предлагает формообразующих стратегий - это прерогатива инженера. Процесс получения «цветка» развертки (последовательности сгиба радиусов в профиле) получается достаточно длительным и итерационным. И это важнейший из этапов: в зависимости от качества развертки осуществляется более плавная или резкая деформация материала при переходе с клети на клеть, варьируются величина растяжения материала, форма сварной кромки и другие показатели качества профиля.

Каждая итерация получения и оптимизации развертки состоит из трех шагов:
• задание последовательности углов гибки для каждого радиуса профиля;
• задание или изменение параметров стана и оснастки (расстояние между клетями, диаметры роликов);
• анализ деформации профиля в ходе прокатки (определение предельных растяжений профиля с учетом свойств текучести и эластичности материала).

Формирование развертки происходит приблизительно следующим образом. Для начала задаем плоскость базирования профиля, которая, как правило, связана с плоскостью базирования заготовки (конечно, можно предусмотреть и весьма экзотические способы формообразования, в том числе с поворотом заготовки на 90° в процессе формообразования). Далее задаются либо последовательности, либо просто углы, на которые необходимо согнуть или разогнуть указанные радиусы изделия.

При этом разные радиусы могут гнуться параллельно за один проход или в разные проходы — все зависит от выбранной инженером стратегии формообразования. После получения первого варианта развертки, а в нашем варианте он заведомо неидеальный, необходимо провести проектировочный расчет процесса формообразования. В основу проектировочного расчета COPRA Rollform положена разработанная компанией data M методика анализа деформаций, а эта методика, в свою очередь, базируется на методе конечных элементов и проверена десятилетними экспериментальными исследованиями, проводившимися разработчиком.

Расчет принимает во внимание такие показатели процесса, как свойства материала (толщина, предел текучести и модуль Юнга), формообразующее расстояние, диаметры роликов и геометрия в зоне формообразования. Поэтому перед запуском расчета необходимо задать параметры стана: количество клетей, расстояние между ними, диаметры роликов. Свойства материала берутся из параметров изделия. В процессе расчета COPRA Rollform может учитывать пластические деформации и обратное пружинение материала, что повышает достоверность результата. Для одного и того же изделия результаты расчета с учетом пластической деформации и обратного пружинения различаются в 1,5-2 раза - именно во столько раз после прохождения очередной формообразующей клети повышается реальная деформация материала.

Результат расчета выдается в виде поверхностной конечно-элементной сетки, где отражены реальные деформации материала (они замеряются стандартными средствами AutoCAD) и зоны взаимодействия с роликами (с указанием действующих нагрузок). На гистограмме или линейчатой диаграмме показывается процент растяжения-сжатия материала на расстоянии с момента начала проката (от первой формообразующей клети). При этом на оси Х может отображаться как абсолютное расстояние, так и порядковые номера клетей.

Точность полученных этим методом результатов подтверждена экспериментальными данными немецких исследовательских институтов (в частности, Института производственного и формообразующего оборудования), а также сравнением результатов, полученных с помощью модуля DTM и системы конечно-элементного анализа MSC.Marc. Результаты, получаемые с применением проектировочного расчета COPRA Rollform, подчеркивают те же самые проблемные места и порядок деформации материала, которые выявляются при конечно-элементном анализе или при экспериментальных исследованиях. Погрешность расчета в сравнении со статистикой экспериментальных данных составляет доли процента, а его скорость выше на несколько порядков, чем при использовании метода конечных элементов.

Благодарим за предоставленный софт мистера bob1955 !