Информационные технологии в металлургии и машиностроении

ǘǔǙǔǝǞǑǜǝǞǎǚ ǚǍǜnj ǓǚǎnjǙǔǫ ǔ Ǚnjǟǖǔ ǜǠ
ȱ 2518
ǠǑǐǑǜnjǗǨǙǚǑ ǏǚǝǟǐnjǜǝǞǎǑǙǙǚǑ njǎǞǚǙǚǘǙǚǑ ǚǍǜnjǓǚǎnjǞǑǗǨǙǚǑ ǟǣǜǑǒǐǑǙǔǑ 
ǎǧǝǤǑǏǚ ǛǜǚǠǑǝǝǔǚǙnjǗǨǙǚǏǚ ǚǍǜnjǓǚǎnjǙǔǫ 
«ǙnjǢǔǚǙnjǗǨǙǧǕ ǔǝǝǗǑǐǚǎnjǞǑǗǨǝǖǔǕ ǞǑǡǙǚǗǚǏǔǣǑǝǖǔǕ ǟǙǔǎǑǜǝǔǞǑǞ «ǘǔǝǴǝ»
ǖǬȀDZǰǼǬ ǾDZȁǹǺǷǺǯǴǴ Ǵ ǺǭǺǼǿǰǺǮǬǹǴȋ ǾǼǿǭǹǺǯǺ ǻǼǺǴdzǮǺǰǽǾǮǬ
ǔǹȀǺǼǸǬȂǴǺǹǹȇDZ ǾDZȁǹǺǷǺǯǴǴ
Ǯ ǸDZǾǬǷǷǿǼǯǴǴ
Ǵ ǸǬȄǴǹǺǽǾǼǺDZǹǴǴ
 
ǗǬǭǺǼǬǾǺǼǹȇǵ ǻǼǬǶǾǴǶǿǸ
ǜDZǶǺǸDZǹǰǺǮǬǹǺ ǼDZǰǬǶȂǴǺǹǹǺ-ǴdzǰǬǾDZǷȈǽǶǴǸ
ǽǺǮDZǾǺǸ ǿǹǴǮDZǼǽǴǾDZǾǬ
ǘǺǽǶǮǬ  2014

УДК 621.77
 
И74
Р е ц е н з е н т
д-р техн. наук, проф. С.М. Горбатюк
А в т о р ы:
М.М. Скрипаленко, М.Н. Скрипаленко,
А.В. Данилин, Чан Ба Хюи
 Информационные технологии в металлургии и машиноИ74 строении : лаб. практикум / М.М. Скрипаленко [и др.]. – М. : 
Изд. Дом МИСиС, 2014. – 234 с.
ISBN 978-5-87623-836-8
Практикум содержит материал, позволяющий использовать современные 
программные средства для проектирования и моделирования технологических процессов обработки металлов давлением. Для проектирования изучают программу SolidWorks, а для моделирования процессов формоизменения 
и расчета параметров напряженно-деформированного состояния материала, 
распределения температуры в теле заготовки и инструмента, энергосиловых 
параметров – программу QForm 2D/3D.
Для обучающихся по направлению 15.04.02 «Технологические машины 
и оборудование», профильная направленность программы: «Инновационные 
технологии и оборудование для производства сплошных и полых изделий».
УДК 621.77
ISBN 978-5-87623-836-8
” Коллектив авторов, 2014

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ..............................................................................................4
Введение ....................................................................................................5
Лабораторная работа 1. Моделирование процесса осадки
в QForm-2D 
................................................................................................6
Лабораторная работа 2. Моделирование процесса прессования 
круглого профиля в QForm-2D ..............................................................28
Лабораторная работа 3. Моделирование процесса штамповки
в QForm-2D 
..............................................................................................49
Лабораторная работа 4. Создание деталей в SolidWorks 
и сборки в QShape для моделирования процесса продольной 
прокатки в QForm-3D .............................................................................59
Лабораторная работа 5. Моделирование процесса продольной 
прокатки в QForm-3D .............................................................................79
Лабораторная работа 6. Создание моделей в SolidWorks 
и их импорт в QShape для моделирования процесса винтовой 
прокатки в трехвалковом стане в QForm 3D ......................................104
Лабораторная работа 7. Моделирование процесса винтовой 
прокатки в трехвалковом стане в QForm-3D ......................................132
Лабораторная работа 8. Создание моделей в SolidWorks 
и сборки в QShape для моделирования процесса горячей 
объемной штамповки в QForm-3D ......................................................159
Лабораторная работа 9. Моделирование процесса горячей 
объемной штамповки в QForm-3D ......................................................189
Лабораторная работа 10. Моделирование инструмента 
при горячей объемной штамповке в QForm-3D 
.................................216
3

ПРЕДИСЛОВИЕ
Разработка и совершенствование технологических процессов и 
оборудования для производства металлопродукции, соответствующей 
существующему и будущему уровню развития науки и техники, обусловливает необходимость подготовки бакалавров металлургических 
профилей со знанием современных информационных технологий, 
способных применять и использовать полученные знания при разработке перспективных технических решений.
 В лабораторном практикуме по курсу «Информационные технологии в металлургии и машиностроении» представлены работы, позволяющие изучить программные и технические средства, используемые 
в современных информационных технологиях для разработки технологических процессов обработки металлов давлением (ОМД), в том 
числе осадки, прессования, штамповки, продольной и винтовой прокатки. При выполнении лабораторных работ студенты, специализирующиеся в области ОМД, получают навыки применения современных 
CAD-CAE программных продуктов для проектирования деформирующего инструмента, анализа результатов компьютерного моделирования и их визуализации. 
Выполнение лабораторных работ позволит выпускнику данного 
профиля применять полученные знания, умения и навыки при проектировании, разработке, выборе и эксплуатации современных эффективных металлургических технологий и оборудования, обеспечивающего высокие экономические показатели и культуру производства.
Целью практикума является обучение студентов основам использования указанных программ для решения различных инженерных 
задач в области разработки эффективных технологий и оборудования 
для производства сплошных и полых изделий ОМД. 
При изучении программного продукта SolidWorks пользователь 
получает навыки построения эскизов и деталей, а при работе в QForm 
2D/3D – навыки компьютерного моделирования процессов ОМД, 
представлению результатов расчета, их визуализации, анализа и разработки рекомендаций. Приведены примеры, сопровождающиеся 
подробными пояснениями, описываются основные этапы подготовки 
задачи, ее решения и отображения результатов. 
4

ВВЕДЕНИЕ
Развитие техники и технологии ставит новые задачи в области разработки высокоэффективных ресурсосберегающих металлургических 
технологий и оборудования в области обработки металлов давлением. 
Одним из эффективных современных средств является применение 
компьютерных технологий в виде CAD (Computer aided design) и CAE 
(computer aided engineering) программных продуктов. 
В настоящее время существует достаточно много программных 
продуктов, основанных на методе конечных элементов для решения 
задач проектирования и моделирования процессов обработки металлов давлением. Одними из широко применяемых программных продуктов являются SolidWorks и QForm 2D/3D. 
5

Лабораторная работа 1
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОСАДКИ В QFORM-2D
1.1. Цель работы
Освоение навыков работы в QDraft и моделирования процесса 
осадки в QForm 2D.
1.2. Введение
Осадка является одним из самых простых с точки зрения компьютерного моделирования процессов. В работе показано как создать 
файл с геометрией заготовки и инструмента, задать технологические 
параметры, запустить расчет, отобразить результаты моделирования.
1.3. Порядок выполнения 
1.3.1. Создание файла с геометрией заготовки и плит
Откройте программу QForm, выбрав соответствующий ярлык на 
рабочем столе или с помощью кнопки Пуск.
Откроется диалоговое окно программы QForm (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Диалоговое окно при запуске QForm
6

Выберите левой кнопкой мыши Редактор 2D геометрии 
QDraft (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Выбор Редактор 2D геометрии QDraft
После этого откроется окно QForm-Редактор геометрии 
(рис. 1.3).
Рис. 1.3. Вид диалогового окна редактора 2D геометрии QDraft
Выберите в меню Новый (рис. 1.4).
7

Рис. 1.4. Команда Новый в меню QDraft
После выбора Новый появится графическая область для создания 
объектов заготовки и деформирующего инструмента (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Графическая область для создания объектов заготовки и 
деформирующего инструмента в QDraft
Выберите команду Полилиния в меню (рис. 1.6). 
8

Рис. 1.6. Команда Полилиния в меню QDraft
Наведите курсор на линию симметрии и нажмите правую кнопку 
мыши, в появившемся окне выберите Задать координаты левой 
кнопкой мыши (рис. 1.7). Появится окно для ввода координат. По оси 
X введите «0», по оси Y – «20», затем нажмите [Enter] (рис. 1.8).
Рис. 1.7. Выбор команды Задать координаты
После этого отведите курсор мыши вправо и еще раз нажмите правую кнопку мыши, выберите Задать координаты. По оси X введите «20», по оси Y – «20», затем нажмите [Enter] (рис. 1.9). Анало9

Рис. 1.8. Задание координат для первой точки
гичным образом задайте еще две точки, с координатами (20; –20) и
(0; –20) (рис. 1.10). После того как зададите значение координат четвертой точки и нажмете [Enter], переведите курсор мыши на свободное место в графической области, нажмите правую кнопку мыши и 
выберите Замкнуть полилинию (рис. 1.11). Полученный контур будет соответствовать контуру заготовки при осадке (рис. 1.12). 
Рис. 1.9. Задание координат для второй точки
10