Проектирование технологической оснастки с применением CAD/CAM технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Технология транспортного машиностроения и ремонта подвижного состава»

Курсовая работа по дисциплине

«Компьютерное моделирование технологических систем машиностроительного производства»

Проектирование технологической оснастки с применением CAD/CAM технологий

Студент группы 15М

Ростовцев Д.Д.

Омск 2015



Реферат

Пояснительная записка к курсовой работе содержит 28 страниц, 16 рисунков, 4 источника.

Технологическая оснастка, компьютерная графика, 3D моделирование, Autodesk Inventor, Компас 3D.

Цель работы - спроектировать технологическую оснастку с применением CAD/CAM технологий; освоить основы 3D моделирования в Autodesk Inventor. autodesk inventor компас деталь



Содержание

Введение

1. Конструкторско-технологический анализ объекта проектирования

1.1 Анализ конструкции изделия

1.2 Анализ технических требований и технических условий на изделие

2. Построение 3-D деталировки сборочного чертежа технологической оснастки

2.1 Создание и редактирование эскизов в среде Компас

2.2 Построение 3-D моделей в среде Компас

2.3 Импортирование 3-D моделей из Компас в Autodesk Inventor

2.4 Прочностной анализ деталей в Autodesk Inventor

3. Построение модели технологической оснастки в Autodesk Inventor

3.1 Моделирование сборок

3.2 Инженерный анализ модели технологической оснастки в Autodesk Inventor

Заключение

Библиографический список



Введение

Сегодня в машиностроении происходит целый ряд позитивных технологических изменений. Автоматизированное проектирование в настоящее время становится неотъемлемой частью процесса создания все большего числа окружающих нас технических объектов. Постоянное совершенствование CAD-систем способствует дальнейшему прогрессу в сфере проектирования и разработки. Принципиально новое оборудование теперь может быть создано значительно быстрее, чем когда-либо ранее.

Мощные пакеты программ позволяют предложить заказчику решения, которые полностью соответствуют его потребностям. Уже практически никого не надо убеждать в том, что использование компьютерных технологий позволяет не только существенно сократить длительность проектно-конструкторских работ, но и совершенно по-новому реализовать сами проектные процедуры, в результате чего могут быть найдены более эффективные технические решения, получить которые традиционными методами иногда просто невозможно. В настоящее время в области машиностроительного проектирования наблюдаются положительные изменения, обусловленные внедрением систем автоматизированного проектирования (САПР), позволяющих значительно ускорить процессы конструкторской подготовки производства. Применение новых методов приводит к повышению качества и надежности изделий и, одновременно, к снижению расходов на проектирование и производство. Самые сложные машины и механизмы разрабатываются сегодня с такой высокой скоростью, которую прежде невозможно было представить, а мощные программные средства предоставляют готовые решения, отвечающие персональным требованиям заказчиков. Информационные технологии проектирования позволяют повышать надежность и качество продукции, снижая одновременно стоимость затрат на проектирование и производство.

Перестройка экономических отношений потребовала от предприятий машиностроительной отрасли увеличить ассортимент новых изделий, с минимальными затратами сократить сроки подготовки производства. Необходимость внедрения CAD/CAM/CAE-систем в систему конструкторско-технологической подготовки производства стала очевидной.

В машиностроительной отрасли большинство проектировщиков до сих пор по привычке работают в двумерном пространстве. Типичными приложениями эффективного двумерного проектирования остаются задачи электротехники, системотехники и гидравлики. Плоские модели необходимы для совместимости с разработками в старых форматах. За годы использования САПР на многих предприятиях накоплены богатые архивы проектов. Материалы таких архивов весьма ценны и должны активно использоваться. Многие разработки представляют собой модернизированные варианты старых моделей. В этом случае переработка всей модели заведомо нерациональна -- более выгодным представляется использование данных в старых 2М форматах для разработок современных трехмерных проектов.

В машиностроении изделия могут состоять из сотен и тысяч деталей. Передовые САПР должны обеспечивать моделирование таких изделий с высокой производительностью. Если система не справляется с разработкой сложных систем и механизмов, то становится невозможным использование преимуществ объемного моделирования.



1. Конструкторско-технологический анализ объекта проектирования

1.1 Анализ конструкции изделия

В механический привод, входят электродвигатель, муфта и редуктор. Червячно-цилиндрический редуктор представлен архимедовым червяком, выполненным заодно с входным валом, и червячным колесом. Подшипники поддерживают валы и позволяют им свободно вращаться. Червяк и червячное колесо, подшипники расположены внутри закрытого стального корпуса. Колёса - цилиндрические прямозубые, насаженные на промежуточные валы. Подшипники поддерживают валы и позволяют им свободно вращаться. Цилиндрические колёса, валы и подшипники расположены внутри закрытого стального корпуса. На одном выходном валу находится кулачок барабанного типа. Второй выходной вал через муфту соединен с коленчатым валом.

Редуктор представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Установка для удаления термомеханических повреждений железнодорожных колес



1.2 Анализ технических требований и технических условий на изделие

Технические требования к корпусам редуктора:

Обязательный отжиг после черновой обработки важнейших поверхностей (разъем, основание, торцы под крышки, расточки под подшипники);

Обязательная окраска обработанных поверхностей с внутренней стороны маслостойкой краской, с наружной стороны нитроэмалью;

Шероховатость поверхности разъема не ниже Rz20;

Постановка прокладок в разъем не допускается;

Допуск соосности отверстий под подшипники и плоскости разъема не более 0,002·D, где D диаметр расточки под подшипник;

Допуск обработки отверстий под подшипники Н7;

Допуск цилиндричности этих отверстий в пределах 0,3·Т2, где Т2 допуск на диаметр;

Шероховатость этих отверстий не ниже Ra1,25;

Обязательное дренажирование подшипниковых гнезд.

Технические требования к остальным деталям:

В подшипниках установить нулевой зазор за счет комплекта прокладок;

В собранном редукторе проверить боковые зазоры в зацеплениях и величину пятен контакта, которые должны соответствовать степени точности 8-В;

Подшипники заполнить пластичной смазкой УС-1 ГОСт 1033-73 на одну треть свободного объема;

Редуктор обкатать без нагрузки с реверсом (со сменой направления вращения) в течении 30 минут и под нагрузкой в течении часа. Неравномерный шум и чрезмерный нагрев в процессе обкатки не допускается;

Сборку, приемку, окраску и консервацию редуктора производить по заводским техническим требованиям.



2. Построение 3-D деталировки сборочного чертежа технологической оснастки

2.1 Создание и редактирование эскизов в среде Компас

В КОМПАС-3D плоскую фигуру, с помощью которой формируется тело, принято называть эскизом, а способ перемещения - операцией.

Эскиз располагается в одной из стандартных плоскостей проекций, на одной из плоских граней, принадлежащих модели, или на вспомогательной плоскости, положение которой определено пользователем.

Так как эскиз строится в плоскости, то для его построения используется среда создания графического документа, соответственно инструментальная панель геометрии, редактирования, параметризации и. т. д. Он представляет собой набор геометрических примитивов (отрезков, дуг, сплайнов). При создании эскиза можно скопировать ранее созданный фрагмент графического документа.

Основными операциями являются:

Операция выдавливания - выдавливание плоского контура (эскиза) в направлении нормали к этому контуру;

Операция вращения - вращение контура вокруг оси (ось выполняется с типом линии Осевая), лежащей в плоскости контура;

Кинематическая операция - перемещение контура вдоль направляющей;

Операция по сечениям - построение трехмерного объекта по нескольким контурам (сечениям), плоскости которых расположены параллельно друг другу.

Каждая операция имеет различные модификации, которые позволяют расширить возможности конструирования модели. Например, в процессе выдавливания многоугольника можно дополнительно задать направление и угол уклона, и тогда вместо призмы можно получить усеченную пирамиду.

Кроме того, если конструкция сложная, то основных операций для ее создания бывает недостаточно. Такая конструкция получается объединением (добавлением) и вычитанием дополнительных объемов.

Эскиз в КОМПАС-3D является основным базовым элементом, формирующим форму и размеры будущей модели. Система позволяет вносить изменения в любой эскиз, после чего модель будет перестроена согласно внесенным изменениям.

Для редактирования эскиза следует указать его. Это можно сделать с помощью дерева построения или щелчком мыши на любой грани, сформированной с помощью данного эскиза. Затем следует вызвать из контекстного меню команду Редактировать эскиз. Если эскиз был выбран в дереве построения, то следует нажать кнопку <Эскиз> на панели управления; как и в редактировании операций, модель вернется к состоянию создания ее на этапе формирования выбранного эскиза. В процессе редактирования можно вносить любые изменения: перестраивать контур, менять размеры, накладывать и удалять параметрические связи и ограничения. Если эскиз параметрический и содержит ассоциативные размеры, вы можете удалять или редактировать их. Важно помнить, что редактирование эскиза не должно привести к полному разрушению модели или невозможности перестройки вашей конструкции на основе внесенных изменений.

2.2 Построение 3-D моделей в среде Компас

Начинают создание модели с базового тела. Для входа в среду трехмерного моделирования нажимаем кнопку <Деталь>. На экране появляется окно новой детали. Диалоговое окно «Дерево построения» при этом будет содержать наименование детали (по умолчанию Деталь), три стандартные плоскости, значок, символизирующий начало координат.

Начинают построение с создания контура (эскиза) базового тела, для этого в дереве построения выбираем элемент Плоскость XY (фронтальная плоскость) и щелчком мыши вводим условное изображение ее. Можно выбрать другую плоскость (Плоскость ZX (горизонтальная), Плоскость ZY (профильная)). Расположение плоскостей совпадает с расположением стандартных, принятых в инженерной графике, однако расположение осей отличается от общепринятых, и выбирается согласно расположению осей на экране дисплея. Выбор не будет влиять на форму и размеры будущей модели, от него будет зависеть лишь ориентация в пространстве.

Плоскость на экране отображается в виде прямоугольного фантома зеленого цвета, который перемещается в пространстве с помощью поля ориентации. По периметру и в центре фантома располагаются базовые точки, которые можно перемещать в разные стороны, при этом прямоугольник будет увеличиваться или уменьшаться. Центральная точка определяет положение прямоугольника, а все остальные его ширину и высоту. Так как фантом только символизирует плоскость, а она бесконечна, то построения могут располагаться по всему экрану независимо от размеров прямоугольника. Если условное изображение мешает, то щелчок мыши в любом месте рабочего поля удалит фантом.

Эскиз удобно строить, если выбранная плоскость располагается параллельно экрану, поэтому для построения во фронтальной плоскости целесообразно выбрать ориентацию - Спереди, в горизонтальной - Сверху, в профильной - Слева. После выбора плоскости и ориентации для построения контура необходимо нажать кнопку на панели управления <Эскиз>, тогда система перейдет в режим создания и редактирования эскиза. Данный режим соответствует среде создания графических документов, поэтому в левой верхней части экрана появится инструментальная панель для плоской геометрии, которая подробно была описана в первой части пособия.

Так как большинство моделей строятся выдавливанием некоторого контура (эскиза), то при формировании контура важно соблюдать следующие правила:

Под контуром понимается любой линейный объект или совокупность последовательно соединенных линейных объектов (отрезков, дуг, сплайнов).

Контур всегда выполняется типом линии Основная. (Ось вращения выполняется типом линии Осевая).

Контур не должен иметь точек самопересечения, пересечения с другим контуром или линий наложения.

Наиболее трудно обнаружить наложение линий, так как часто одна линия находится поверх другой. Чтобы удалить наложенную линию, можно с помощью кнопки вырезать контур, а затем обновить изображение и выявленную оставшуюся линию удалить, после чего с помощью кнопки <Вставить из буфера> вернуть удаленный ранее контур.

При выполнении сплошного тела с помощью операции выдавливания контур должен быть замкнутым, в противном случае компьютер создаст тонкостенную оболочку.

Эскиз базовой детали может содержать один или несколько контуров. Если контур один, то он может быть незамкнутым, а если контуров несколько, то все они должны быть замкнутыми. Причем один контур наружный, а все остальные вложены в него.

Допускается только один уровень вложения.

2.3 Импортирование 3-D моделей из Компас в Autodesk Inventor

В настоящий момент на многих предприятиях, используются одновременно несколько САПР с набором прикладных систем проектирования, подготовки производства, инженерного анализа (CAD/CAM/CAE - модули), от различных фирм-разработчиков. Каждая САПР имеет собственный формат хранения данных. Трехмерные модели, чертежи, загруженные в одной из систем, могут быть доработаны, отредактированы в другой. Поэтому актуальной задачей является корректный обмен геометрическими моделями и чертежами между различными CAD-системами.

В данной статье мы попытались дать оценку возможностям импорта моделей деталей, сборок и чертежей, созданных в системе КОМПАС-3D в систему Autodesk Inventor.

Все форматы векторных графических файлов условно можно разделить на две группы:

графические документы программ векторной графики;

форматы для обмена векторными изображениями.

Приведем краткие характеристики наиболее распространенных форматов обмена.

Импорт листовой модели из КОМПАС-3D в Inventor

Формат igs - выбранный компонент не имеет объема, поэтому, например, нельзя создать отверстия в модели.

Формат igs с опцией «Включить топологию» - твердотельная модель, но после преобразования в листовую деталь, не позволяет (выдает ошибки) создавать элементы листовой детали - сгибы, отбортовки, фланцы.

Формат sat - твердотельная модель, после преобразовании в листовую деталь, развертку не строит (ошибка).

Формат x_t (parasolid), step - твердотельная модель, после преобразования в листовую деталь, строит развертку, но выдает ошибки при использовании команд создания элементов листовой детали.

Импорт сборки из КОМПАС-3D в Inventor

Формат igs - выбранный компонент не имеет объема, поэтому, например, нельзя создать отверстия в модели, редактировать модели компонентов сборки. Все модели деталей не фиксированы. Чертеж выполнить нельзя.



Рисунок 2 - Результаты импорта модели сборки в Inventor:

а -- импорт в формате igs (оболочка);

б --импорт в формате sat.

Формат sat - артефакты в построении корпуса (в местах построения пересечения скруглений). Плохо редактируемая модель, например, нельзя в модели корпуса выполнить отверстие. Все модели деталей не фиксированы. Не корректно строит чертеж, например, корпус из-за плохого прочтения модели на разрезе не изображается (выдает ошибку).

Формат step - адекватная модель. Все модели деталей кроме корпуса не фиксированы.

Формат x_t (parasolid) - не открывается.

В целом, проблема обмена данными между различными CAD/CAM/CAE-системами болезненна для всех пользователей САПР. Экспорт/импорт выполняется на файловом уровне, что нередко приводит к частичной потере данных из-за их некорректной интерпретации. Связано это с тем, что разработчики программ используют различные форматы хранения данных.



2.4 Прочностной анализ деталей в Autodesk Inventor

Использование современных САПР предполагает не только создание цифровых прототипов, но и проведение инженерного анализа моделей деталей, узлов и изделий в целом. Autodesk Inventor содержит среду прочностного анализа деталей, позволяющую реализовать проверку моделей без испытания опытных образцов. Запуск среды прочностного анализа производится (рис. 1) в среде детали из меню-заголовка области панели командой Stress Analysis (прочностные анализы).

Рисунок 3 - Запуск среды прочностного анализа Autodesk Inventor из среды детали



Рисунок 4 - Среда прочностного анализа Autodesk Inventor

Среда прочностного анализа Autodesk Inventor: 1 -- команды задания нагрузок (сил, давлений, моментов, гравитации); 2 -- команды задания условий закрепления модели; 3 -- команда запуска прочностного расчета; 4 -- группа служебных команд (настройка цветовой схемы визуализации результатов расчета, генерация отчета в формате HTML, анимация нагружения, настройка расчетной сетки для модели, просмотр и редактирование параметров геометрии модели и нагрузок); 5 -- экспорт модели и результатов расчета в формат среды ANSYS Workbench; 6 -- краткая аннотация результатов (вариант анализа, единица измерения, максимальные и минимальные значения, дата и время расчета); 7 -- цветовая схема-шкала визуализации результатов расчета; 8 -- модель с отображаемыми нагрузками, визуализацией напряжений и деформаций в соответствии с цветовой схемой-шкалой, метками максимального и минимального значений; 9 -- секция (в браузере) объектов нагрузок и условий закрепления с возможностью контекстного вызова редактирования (команда Edit); 10 -- секция (в браузере) выбора вариантов анализа по результатам расчета; 11 -- секция выбора материала (контекстной командой Edit); 12 -- переключатель (в стандартной панели) отображения расчетной сетки на поверхности модели; 13 -- отображение приложенных нагрузок; 14 -- отображение меток максимума и минимума; 15 -- масштаб деформаций (Undeformed -- без деформирования, Actual -- реальный масштаб)

Работа проектировщика в среде прочностного анализа Autodesk Inventor (рис. 4) сводится к выполнению следующих операций:

создание модели детали и выбор материала;

задание схемы нагружения (условий закрепления, моментов, сил, гравитации);

определение параметров расчетной сетки для модели детали;

запуск прочностного расчета с последующим анализом, корректировкой схемы нагружения и параметров геометрии модели детали.

Реализация прочностного расчета и работа с инструментарием

Рассмотрим работу в среде прочностного анализа на примере кронштейна с приложенной к его консоли сосредоточенной силой (рис. 5).

Рисунок 5 - Вариант расчетной схемы

Пусть кронштейн представляет собой модель, показанную на рис. 6.



Рисунок 6 - Модель детали-кронштейна

В контекстном меню детали в браузере Autodesk Inventor (см. рис. 6) с помощью команды Properties (Свойства) > Physical (Физические)> Material (Материал) устанавливается материал детали (рис. 7).

Рисунок 7 - Назначение материала модели детали

Со свойствами выбранного материала (рис. 6) можно ознакомиться (или отредактировать их) с помощью команды меню Autodesk Inventor Format (Формат) > Styles Editor (Редактор стилей) > Material (Материал).



Рисунок 8 - Свойства материала модели детали

Среди прочностных характеристик выбираемого материала следует обращать внимание на Yield Strength (Предел текучести) и Ultimate Tensile Strength (Предел прочности). Именно эти характеристики определяют коэффициент запаса прочности модели детали по возникающим под нагрузками напряжениям.

Выполнив команду Stress Analysis (Прочностные анализы) (см. рис. 3), активируем для детали кронштейна среду прочностного анализа (см. рис. 4). Зададим условия закрепления командой Fixed Constraint (Связь фиксации) (см. рис. 4). В качестве контуров закрепления (рис. 9) укажем Location (Расположение) кромки отверстий под крепеж (см. рис. 5).



Рисунок 9 - Закрепление модели детали для последующего нагружения

Зададим условия гравитации командой Body Loads (Гравитационные нагрузки) (см. рис. 2). В качестве Earth Standard Gravity (Стандартной гравитации Земли) установим ее направление по -Y Direction (отрицательному направлению оси Y) и Magnitude (Величину), равную 9,81 м/с2 (рис. 10).

Рисунок 10 - Задание гравитации

Реализуем нагрузку по схеме с сосредоточенной силой (см. рис. 5). Для этого выполним команду Force (Сила) (см. рис. 4). В качестве Location (Расположения) укажем середину горизонтального ребра верхней полки кронштейна (рис. 11). В качестве направляющей действия силы укажем (с помощью модификатора Select Direction (Выбор направления)) одно из вертикальных ребер (установим переключателем Flip Force (Изменить направление силы) направление действия силы -- вниз); альтернативное решение -- воспользоваться опцией Use Components (Используя компоненты) и указать значение силы с соответствующим знаком в полях для направлений координатных осей (на рис. 11 введена сила, равная силе тяжести груза массой 1 кг).

Рисунок 11 - Задание нагрузки -- сосредоточенной силы

Запуск прочностного расчета производится командой Stress Analysis Update (Обновление прочностного расчета) (см. рис. 4). На рис. 12 показаны результаты расчета для варианта Equivalent Stress (Приведенные напряжения), максимальное значение которых составило 30 МПа, что не превышает значения предела текучести (40,3 МПа) для выбранного материала -- пластика (см. рис. 8).

Максимум напряжений расположен в области над верхним монтажным отверстием кронштейна (см. рис. 12). Переключая варианты расчета в секции Results (Результаты) браузера, можно получить графическое представление, например для Deformation (Деформаций) и Safety Factor (Коэффициента запаса прочности по пределу текучести). По результатам расчета, представленным на рис. 13, максимальные деформации составят 7,1 мм (на консоли кронштейна), а минимальный коэффициент запаса прочности -- 1,3 (в точке с наивысшими приведенными напряжениями).

Рисунок 12 - Результат прочностного расчета для схемы с сосредоточенной силой: приведенные напряжения



Рисунок 13 - Результаты прочностного расчета: а -- деформации; б -- коэффициент запаса прочности

С помощью команды Stress Analysis Settings (Настройки прочностного анализа) настраивается сетка для расчета прочности модели. С помощью движка Mesh Relevance (Точность сетки) задается частота сетки (рис. 14), значение 0 соответствует сетке по умолчанию.

Флажок Result Convergence (Настройка по результатам расчета) позволяет системе устанавливать частоту сетки в зависимости от сходимости результатов при варьировании частоты сетки, варьирование прекращается при достижении менее чем 10%-ной разницы в результатах прочностного расчета. В результате в местах модели с наиболее сложным напряженным состоянием частота сетки может быть увеличена, а расчетные напряжения в локальных областях могут значительно превосходить напряжения, рассчитанные для равномерной сетки (см. рис. 14).

Рисунок 14 - Расчетная сетка с автоматической настройкой плотности в процессе обсчета модели и условий нагружения

Так, приведенные напряжения в микрообласти над верхним монтажным отверстием составили для адаптивной сетки 248 МПа (см. рис. 14), а для равномерной сетки -- 30 МПа (см. рис. 12).

Вывод результатов прочностного расчета возможен в анимационный ролик с постепенным нарастанием нагрузок до номинальных заданных (команда Animate Results (Анимирование результатов) (см. рис. 4) позволяет осуществить предварительный просмотр, задать скорость воспроизведения и опции записи в видеофайл (рис. 15а) и в HTML-документ, содержащий описание модели, нагрузок, расчетной сетки, результатов по вариантам с таблицами и цветовыми схемами (команда Report (Отчет) (см. рис. 4 и 15б))).

Рисунок 15 - Вывод результатов расчета: а -- анимация; б -- HTML-документ

Внесение изменений в геометрию модели детали позволяет при неизменной заданной схеме нагружения добиваться улучшения картины напряжений в конструкции. Например, добавление ребер жесткости в кронштейн (рис. 16) приводит не только к снижению пиковых напряжений до 9,6 МПа (сравните, например, с 30 МПа в результатах на рис. 12), но и к более равномерному распределению напряжения по объему детали.



Рисунок 16 - Оптимизация конструкции с целью уменьшения напряжений

Система Autodesk Inventor дает возможность проектировщику оперативно выполнять прочностной анализ модели деталей, задавая параметры их геометрии, свойства материала, различные условия нагружения и закрепления. Результаты прочностного анализа могут служить не только основанием для внесения изменений в конструкцию, но и одновременно помогают определить, какие именно изменения необходимо внести в модель в каждой конкретной ситуации.



3. Построение модели технологической оснастки в Autodesk Inventor

3.1 Моделирование сборок

Сборочная среда Inventor активизируется при создании нового или открытии уже имеющегося файла сборки и позволяет создавать сложные сборки из одиночных деталей и простых узлов, которые связываются между собою сборочными зависимостями.

Сборочная среда предназначена для:

создания нового или открытия имеющегося файла сборки;

создания по месту или вставки в сборку деталей и узлов;

позиционирования компонентов относительно друг друга, конструктивных элементов и узлов с помощью сборочных зависимостей;

создания конструктивных элементов, влияющих на сложные детали, можно использовать такие инструменты как срез, отверстие и выемка;

редактирования компонентов, эскизов, конструктивных элементов, зависимостей, именованных видовых изображений и изменения статуса компонентов с помощью браузера;

импорта и экспорта деталей для использования этих деталей в других сборках;

анализа массовых свойств, проверки на пространственное пересечение компонентов, а также измерения расстояний между деталями;

превращения сборки в сварное соединение;

создания чертежей сборки и другой технической документации.

Сборочная среда позволяет редактировать как отдельные детали, так и все изделие в целом, создавать из них сложные сборки, путем вставки в сборку созданных ранее деталей и их позиционирования относительно других компонентов с помощью сборочных зависимостей. В сборке рекомендуется группировать функционально связанные между собой детали в отдельный компонент (узел, подсборку), который может быть вставлен в другие сборки, что позволяет упростить дальнейшее редактирование сложной сборки.

Для сборок со сложными деталями можно определить набор конструктивных элементов, которые принадлежат только данной сборке и влияют на сложные детали. Обычно создаваемые конструктивные элементы сборки описывают специфические производственные процессы.

Можно не только вставлять в сборку имеющиеся детали, но также создавать детали в контексте сборки, используя функции работы с эскизами и средства моделирования деталей. При создании или редактировании детали в контексте сборки все остальные компоненты этой сборки остаются видимыми.

3.2 Инженерный анализ модели технологической оснастки в Autodesk Inventor

Autodesk Inventor Professional предоставляет полный набор средств для создания точных цифровых прототипов, как отдельных деталей, так и целых изделий, и изучения их поведения под воздействием всевозможных факторов. Кроме того, предоставляются средства для разработки инструментальной оснастки, обмена проектными данными и подготовки необходимой документации.

Помимо базового функционала Autodesk Inventor в данном варианте доступны следующие модули:

Модуль динамического моделирования (Dynamic Simulation) позволяет производить кинематический анализ механизма и выполнять расчет методом конечных элементов. Возможность передачи мгновенных значений сил реакции в модуль анализа напряжений Stress Analysis. Визуализация процесса работы механизма с возможностью экспорта данных.

Кабельные системы (Cable and Harness) - дает возможность создавать трехмерные электрические разводки, платы. Автоматическое создание соединений между различными элементами по таблице соединений. Свободная прокладка траектории по изделию, получение жгута как изделия.

Трубы и трубопроводы (Tube and Pipe) - модуль создания трубопроводных систем в автоматическом и полуавтоматическом режимах, с возможностью вставки различной арматуры, присутствующей в обширной библиотеке Content Center. По необходимости, библиотека может быть дополнена собственными изделиями.

Модуль анализа напряжений (Stress Analysis) предназначен для предварительного инженерного расчета детали методом конечных элементов и получения графических результатов проведенного анализа. Результаты представляются в виде изообластей карты нагружения.

Возможности динамического анализа в Autodesk Inventor Professional позволяют получить полное представление о работе изделия в реальных условиях, что дает возможность избежать дорогостоящего и трудоемкого создания физических опытных образцов. Средства расчета на прочность тесно связаны со средствами динамического анализа. Для расчета напряжений используются данные, получаемые из динамической модели, что обеспечивает высокую точность проектирования.

Разработка технологической оснастки позволяет существенно упростить процесс проектирования пресс-форм для изготовления пластмассовых изделий благодаря автоматизации ряда сложных операций: формированию поверхности разъема, заливке отверстий и т.д.

Возможность трассировки труб - почти в каждой машине или механизме применяются электрические системы управления, поэтому возможность трассировки таких систем в САПР крайне важна. Добавление проводов и кабелей в цифровой прототип позволяет пользователям сберечь время и средства -- ведь они смогут рассчитывать точные длины участков, избегать изгибов со слишком малым радиусом и всегда будут уверены, что электрические компоненты впишутся в механическую часть изделия.

Средства трассировки труб в Autodesk Inventor Professional, базирующиеся на наборе правил, позволяют подбирать подходящие фитинги, а также обеспечивают соответствие стандартам проектирования таких параметров, как минимальная и максимальная длина сегментов, точность округления и радиус гиба.

Прочностной анализ в Autodesk Inventor Professional позволяет оценить поведение деталей под нагрузкой с целью обеспечения достаточной прочности проектируемых изделий. Полученные сведения о деформациях, максимальных и минимальных напряжениях и прочих важных характеристиках дают возможность проектирования деталей более высокого качества, удовлетворяющих всем требованиями по запасу прочности.

Модуль Eco Material Adviser в составе Autodesk Inventor Professional позволяет оптимизировать выбор материалов с учетом воздействия на окружающую среду, стоимости и эксплуатационных характеристик. Этот инструмент предоставляет пользователям Inventor доступ к экологическим характеристикам материалов и открывает возможности анализа и подготовки отчетов, которые помогают принимать более удачные решения, соответствующие требованиям заказчиков и природоохранным нормам. Все это интегрируется в текущие рабочие процессы, основанные на технологии цифровых прототипов.

Eco Materials Adviser, входящий в состав Inventor, предоставляет следующие возможности:

поиск общепринятых физических материалов по базе (60 материалов) и их сравнение. Эта база является подмножеством более полной базы данных Granta, которая обновляется раз в квартал и включает самую актуальную информацию об экологических показателях, стоимости и физических свойствах;

высокоуровневые индикаторы экологических показателей и стоимости на панелях;

формирование подробных отчетов;

поддерживаются изделия, включающие до 20 деталей.

Рассчитанные значения экологических показателей (объем выброса углекислого газа, пригодность к вторичному использованию, вещества ограниченного пользования и др.) хранятся в свойствах Autodesk Inventor.



Заключение

Использование систем автоматизированного проектирования для создания оснастки является необходимым шагом на пути технического прогресса. Использование CAD/CAM систем для решения конструкторских, технологических, и других задач хоть и требует материального (для покупки и установки программного пакета, например) и временного вложений (на освоение программы), но хорошо окупает себя, так как во много раз снижает временные затраты на проектирование и подготовку производства нового изделия, документирование и при решении многих других задач; а также облегчает работу с библиотеками (банками данных) уже существующих приспособлений; спецификациями и т.д.



Библиографический список

1. Концевич, В. Г. Твердотельное моделирование машиностроительных изделий в Autodesk Inventor: Учебное пособие. / В. Г. Концевич. Киев, Москва: ДиаСофтЮП, ДМК Пресс, 2007. 672с.

2. Сторчак, Н. А. Моделирование трехмерных объектов в среде КОМПАС-3D: Учебное пособие. / Н. А. Сторчак, В. И. Гегучадзе, А. В. Синьков. Волгоград: РПК «Политехник», 2006. 216с.

3. Стремнев, А. Ю. Прочностные анализы в Autodesk Inventor: Статья / А. Ю. Стремнев. Белгород: Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова.

4. Большаков, В. П. Независимое тестирование: импорт графической информации из КОМПАС-3D: Статья. / В. П. Большаков, А. Л. Бочков. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ».

Размещено на Allbest.ru

...