Статті

Системне проєктування й розробка універсального штампового блоку для гідравлічного преса

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №1 2025

Останнє оновлення: 25 лютого 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 42

Authors:

О.Ф.Тарасов, orcid.org/0000-0002-0493-1529, Донбаська державна машинобудівна академія, м. Краматорськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.В.Павленко, orcid.org/0000-0001-6376-2879, Національний університет «Запорізька політехніка», м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.В.Алтухов*, orcid.org/0000-0002-6310-3272, Донбаська державна машинобудівна академія, м. Краматорськ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Л.В.Васильєва, orcid.org/0000-0002-9277-1560, Донбаська державна машинобудівна академія, м. Краматорськ, Україна; Київський національний економічний університет імені Вадима Гетьмана, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

В.Ю.Коцюба, orcid.org/0000-0003-0234-1768, АТ «Мотор Січ», м. Запоріжжя, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (1): 110 - 116

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-1/110

Abstract:

Мета. Удосконалення конструкції універсального штампового блоку (УШБ) для гідравлічного преса на основі системної інженерії та морфологічного синтезу технічних рішень.

Методика. При розробці універсального штампового блоку використані методи системної інженерії. Такий підхід дозволив сформулювати вимоги й вибрати якісні технічні рішення. Виділені й реалізовані етапи аналізу та покрокового проєктування вузлів. Виконана класифікація типів з’єднань елементів конструкції УШБ. Для опису зв’язків між елементами УШБ побудовані матриці суміжності. Це дало можливість формалізувати допустимі комбінації конструкції вузлів. Етапи роботи конструкції визначені з використанням діаграми станів для технологічного процеса штампування. Розглянуті й наведені різні варіанти циклу роботи преса з різними способами виштовхування поковок із матриці.

Результати. Розроблено набір підсистем для УШБ з урахуванням розширення технологічних можливостей гідравлічних пресів при реалізації технологій із більш складною кінематикою, ніж для процесів штампування, що зазвичай використовуються на гідравлічних пресах. Формалізовано процес вибору елементів УШБ. Показане розширення технологічних можливостей універсальних гідравлічних пресів за рахунок прийнятих конструктивних рішень.

Наукова новизна. Удосконалена конструкція універсального штампового блоку гідравлічних пресів на основі застосування методів системної інженерії. Розширення технологічних можливостей гідропресів здійснювалося на основі запропонованої класифікації типів з’єднань елементів конструкції УШБ і преса. Для вибору зв’язків між елементами конструкції УШБ розроблені матриці допустимих комбінацій з’єднань елементів. Розроблені діаграми станів для різних варіантів реалізації технологічних процесів.

Практична значимість. Розроблена методика застосування методів системної інженерії стосовно проєктування універсального штампового блоку для гідравлічних пресів. Показано, що застосування методів системної інженерії дозволяє гарантовано покращити їх технологічні можливості. На основі цього підходу розроблена конструкція УШБ для різних варіантів роботи. Застосування додаткових механізмів фіксації для тимчасового обмеження взаємного переміщення елементів блоку і преса дозволяє використовувати робочий циліндр і нижній циліндр гідропреса для виконання різних технологічних операцій. Такий підхід забезпечує більш складну послідовність технологічних операцій виготовлення деталей. Наведено приклад застосування розробленої конструкції УШБ для процесу інтенсивної пластичної деформації методом реверсивного зсуву.

Ключові слова: системна інженерія, універсальний штамповий блок, система «прес-штамп»

References.

1. Jankovič, D., Šimic, M., & Herakovič, N. (2023). The Concept of Multi-Agent Smart Hydraulic press. Universitätsbibliothek der RWTH Aachen. https://doi.org/10.18154/RWTH-2023-04615.

2. Bodkhe, M., Sharma, S., Mourad, A.-H.I., & Sharma, P. babu. (2021). A review on SPD processes used to produce ultrafine-grained and multilayer nanostructured tubes. Materials Today: Proceedings, 46, 8602-8608. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.578.

3. Behrens, B.-A., Krimm, R., Reich, D., & Teichrib, S. (2016). Linear drives in metal forming machines and peripherals – recent developments. Journal of Manufacturing Processes, 22, 192-198. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2016.03.013.

4. Edalati, K., Bachmaier, A., Beloshenko, V. A., Beygelzimer, Y., Blank, V. D., Botta, W. J., …, & Zhu, X. (2022). Nanomaterials by severe plastic deformation: review of historical developments and recent advances. Materials Research Letters, 10(4), 163-256. https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2029779.

5. Segal, V. (2018). Review: Modes and Processes of Severe Plastic Deformation (SPD). Materials, 11(7), 1175. https://doi.org/10.3390/ma11071175.

6. Harsha, R. N., Mithun Kulkarni, V., & Satish Babu, B. (2018). Severe Plastic Deformation ‒ A Review. Materials Today: Proceedings, 5(10), 22340-22349. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.06.600.

7. Faraji, G., Kim, H. S., & Kashi, H. T. (2018). Severe plastic deformation: methods, processing and properties. Elsevier. https://doi.org/10.1016/c2016-0-05256-7.

8. Beygelzimer, Y., Kulagin, R., & Estrin, Y. (2019). Severe Plastic Deformation as a Way to Produce Architectured Materials. Architectured Materials in Nature and Engineering, 231-255. https://doi.org/10.1007/978-3-030-11942-3_8.

9. Segal, V. (2020). Equal-Channel Angular Extrusion (ECAE): From a Laboratory Curiosity to an Industrial Technology. Metals, 10(2), 244. https://doi.org/10.3390/met10020244.

10. Beygelzimer, Y., Kulagin, R., Estrin, Y., Toth, L. S., Kim, H. S., & Latypov, M. I. (2017). Twist Extrusion as a Potent Tool for Obtaining Advanced Engineering Materials: A Review. Advanced Engineering Materials, 19(8). https://doi.org/10.1002/adem.201600873.

11. Ramesh, S., Nayaka, H. S., & Gopi, K. R. (2018). Influence of Multi Axial Forging (MAF) on Microstructure and Mechanical Properties of Cu-Ti Alloy. Materials Today: Proceedings, 5(11), 25534-25540. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.360.

12. Tarasov, A. F., Altukhov, A. V., Gribkov, E. P., & Abdulov, A. R. (2019). Development and FEM Modeling of a New Severe Plastic Deformation Process according to the Reverse Shear Scheme. Modelling and Simulation in Engineering, 2019, 1-10. https://doi.org/10.1155/2019/8563830.

13. Tarasov, O., Pavlenko, D., Vasylieva, L., Kotsyuba, V., & Shkarupylo, V. (2024). Application of a systems engineering and SysML in the development of a universal die set for hydraulic presses. In 12 ^th International Conference Information Control Systems & Technologies (ICST 2024). Odesa, Ukraine, September 23‒25, 2024, (pp. 435-445). CEUR-WS.org. Retrieved from https://ceur-ws.org/Vol-3790/paper38.pdf.

14. Jonsson, C.-J., Stolt, R., & Elgh, F. (2020). Stamping Tools for Sheet Metal Forming: Current State and Future Research Directions. Transdisciplinary Engineering for Complex Socio-Technical Systems – Real-Life Applications. https://doi.org/10.3233/atde200087.

15. Li, G., & Liang, Z. (2020). Intelligent design method and system of trimming block for stamping dies of complex automotive panels. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 109(9-12), 2855-2879. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05804-x.

16. Li, G., Long, X., & Zhou, M. (2017). A new design method based on feature reusing of the non-standard cam structure for automotive panels stamping dies. Journal of Intelligent Manufacturing, 30(5), 2085-2100. https://doi.org/10.1007/s10845-017-1368-5.

17. Hingole, R. S. (2015). Advances in Metal Forming. In Springer Series in Materials Science. Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-44497-9.

18. AI Applications in Sheet Metal Forming (2017). In S. Kumar & H. M. A. Hussein (Eds.). Topics in Mining, Metallurgy and Materials Engineering. Springer Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-2251-7.

19. Tarasov, O., Vasylieva, L., Altuhov, O., Pavlenko, D., & Tkach, D. (2023). Development of Integrated CAD/CAE Systems Based on Parameterization of the Simulated Process. Integrated Computer Technologies in Mechanical Engineering ‒ 2022, 679-691. https://doi.org/10.1007/978-3-031-36201-9_56.

20. Xue, R., Baron, C., & Esteban, P. (2017). Optimising product development in industry by alignment of the ISO/IEC 15288 systems engineering standard and the PMBoK guide. International Journal of Product Development, 22(1), 65. https://doi.org/10.1504/ijpd.2017.085278.

21. Maerani, R., Deswandri, Santoso, S., Sudarno, & Irianto, Ign. D. (2019). Reverse Engineering Program Using MBSE to Support Development of I&C System Experimental Power Reactor from PLC to FPGA. Journal of Physics: Conference Series, 1198(2), 022015. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1198/2/022015.

22. Messnarz, R., Kreiner, C., Macher, G., & Walker, A. (2018). Extending Automotive SPICE 3.0 for the use in ADAS and future self-driving service architectures. Journal of Software: Evolution and Process, 30(5). https://doi.org/10.1002/smr.1948.

23. Singh, A., & Gill, S. S. (2020). Measuring the maturity of Indian small and medium enterprises for unofficial readiness for capability maturity model integration-based software process improvement. Journal of Software: Evolution and Process, 32(9). https://doi.org/10.1002/smr.2261.

24. Mo, J. P. T., & Tang, Y. M. (2017). Project-based learning of systems engineering V model with the support of 3D printing. Australasian Journal of Engineering Education, 22(1), 3-13. https://doi.org/10.1080/22054952.2017.1338229.

25. Sreenivasan, S., & Kothandaraman, K. (2019). Improving processes by aligning Capability Maturity Model Integration and the Scaled Agile Framework®. Global Business and Organizational Excellence, 38(6), 42-51. https://doi.org/10.1002/joe.21966.

26. Torrecilla-Salinas, C. J., Sedeño, J., Escalona, M. J., & Mejías, M. (2016). Agile, Web Engineering and Capability Maturity Model Integration: A systematic literature review. Information and Software Technology, 71, 92-107. https://doi.org/10.1016/j.infsof.2015.11.002.

27. Pfister, F., Chapurlat, V., Huchard, M., Nebut, C., & Wippler, J.-L. (2012). A proposed meta-model for formalizing systems engineering knowledge, based on functional architectural patterns. Systems Engineering, 15(3), 321-332. https://doi.org/10.1002/sys.21204.

28. Tarasov, O., Vasylieva, L., Altukhov, O., & Anosov, V. (2020, September). Automation of the synthesis of new design solutions based on the requirements for the functionality of the created object. In Nine International Conference “Information Control Systems & Technologies” (ICST-2020). Odesa. Ukraine, (pp. 161-175). Retrieved from http://ceur-ws.org/Vol-2711/paper13.pdf.

29. Chavan, H. A., & Wani, V. P. (2018). Design of combination tool for an automotive component with process optimization in metal forming. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), 13(1), 401-412. https://doi.org/10.1007/s12008-018-0466-8.

• < Попередня
• Наступна >