Имитационное моделирование в SolidWorks посадки с натягом для станочного приспособления
Общая характеристика методики имитационного моделирования конструкции станочного приспособления с использованием программы SolidWorks. Рассмотрение способов определения действительных величин механических параметров сопряжения "Гильза"-"Корпус".
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 23.06.2020 |
Размер файла | 2,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Имитационное моделирование в SolidWorks посадки с натягом для станочного приспособления
В статье рассматривается методика имитационного моделирования конструкции станочного приспособления с использованием программы SolidWorks. Объектом исследования выбран узел пневматического цилиндра приспособления. Результатом исследований явилось определение действительных величин механических параметров сопряжения «Гильза»-«Корпус». Полученные величины контактных напряжений, перемещений и запаса прочности показали надежность рассматриваемого соединения.
Современное программное обеспечение на основе метода конечных элементов позволяет произвести моделирование различных конструкций станочных приспособлений [1]. На стадии проектирования изделия инженер-конструктор имеет возможность получить достоверные параметры проектируемой конструкции с учетом внешних нагрузок, действующих на нее. Основным силовым узлом любой автоматизированной оснастки является пневматический цилиндр либо гидроцилиндр. В станочных приспособлениях данный узел реализуется путем запрессовки детали типа «Гильза» в несущий корпус. Перед конструктором стоит задача выбора параметров посадки соединения, по которой необходимо произвести сборку рассматриваемого соединения.
Рассмотренная в данной статье методика проведения исследования посадки с натягом в программном обеспечении SolidWorks позволяет произвести моделирования любого значения максимального натяга между сопрягаемыми деталями и получить достоверные данные о возникающих в деталях напряжениях и их деформации. Использование методов имитационного моделирования на стадии проектирования позволяет избежать ошибок при производстве станочных приспособлений.
В станочном приспособлении между деталями «Гильза», поз.13, и «Корпус», поз.12, используется посадка с натягом (см. рисунок 1).
Рис. 1. Схема сопряжения «Гильза» - «Корпус»
механический моделирование станочный
Для данной посадки с натягом схема полей допусков будет иметь следующий вид (см. рисунок 2).
Рис. 2. Схема полей допусков посадки с натягом
Таким образом, согласно данной схемы, максимальный натяг равен Nmax = 59 мкм. Данное значение реализуется в том случае, когда отверстие в детали «Корпус», поз.12, имеет минимальное значение ШD = 86 мм, а внешний диаметр цилиндрической поверхности детали «Гильза», поз.13, имеет диаметр Шd = 86,059 мм.
Исследуется влияние выбранного значения натяга в сопряжении деталей «Гильза»-«Корпус», определяются возникающие напряжения и деформации. Также с помощью имитационного моделирования рассчитывается коэффициент запаса прочности и дается заключение о целесообразности использования выбранной посадки в конструкции станочного приспособления.
Имитационное моделирование проводится в среде инженерных расчетов SolidSimulation. На рисунке 3 представлена трехмерная модель сборочной единицы «Гильза» - «Корпус».
Рис. 3. Трехмерная модель сборочной единицы
Для проведения имитационного моделирования необходимо использовать геометрические размеры сопряженных деталей, которые дают нам максимальный натяг в посадке соединения, то есть при проверке данной сборочной единицы на пересечение будет наблюдаться интерференция данных деталей (см. рисунок 4). Толщина кольцевой области пересечения будет равна значению максимального натяга, то есть 0,059 мм. На рисунке данная область представляет собой тонкостенную трубку высотой равной высоте детали «Гильза» и толщиной, равной значению максимального натяга.
Рис. 4. Интерференция (пересечение) деталей с максимальным натягом
Далее в программном обеспечении необходимо задать «Набор контактов» - «Горячая посадка между цилиндрическими поверхностями» (см. рисунок 5) [2].
Рис. 5. Набор контактов - Горячая посадка
Для более точного расчета необходимо обеспечить надежное закрепление деталей в пространстве. С этой целью необходимо на торцовые поверхности детали «Гильза», поз.13, наложить ограничение «Ролик-Ползун», которое не позволяет перемещаться детали вдоль оси, но не ограничивает ее вращение относительно оси и не ограничивает перемещение детали в торцовых плоскостях [2]. Данное ограничение представлено на рисунке 6.
Рис. 6. Имитация ограничения на перемещение в зоне контакта «Ролик-Ползун»
Для ограничения детали «Гильза» и «Корпус» необходимо создать глобальный контакт «Нет проникновения», который не позволяет материалу одной детали проникать внутрь материала другой детали при пересечении (см. рисунок 7) [2].
Рис. 7. Глобальный контакт «Нет проникновения»
Особенностью имитационного моделирования посадки с натягом является то, что в исследовании не задается внешняя нагрузка.
Для расчета необходимо смоделировать сетку конечных элементов (см. рисунок 8) [1].
Рис. 8. Сетка конечных элементов
Далее в исследовании необходимо осуществить расчет и с генерировать эпюры напряжений, перемещений для сборочной единицы [2]. Эпюра напряжения представлена на рисунке 9, а эпюра перемещений - на рисунке 10.
Рис. 9. Эпюра напряжений сборочной единицы
На данной эпюре видно, что максимальное значение напряжения сконцентрировано на детали «Гильза» и равно 163,006 МПа, что не превышает предел текучести для материала детали «Гильза» (сталь 40Х13 ГОСТ 4543-71).
Рис. 10. Эпюра перемещений сборочной единицы
По данной эпюре видно, что максимальное перемещение равно 0,029 мм (именно на это максимальное значение сожмется деталь «Гильза» внутри детали «Корпус» при посадке с натягом).
Рассмотрим деформацию детали «Гильза». В частности, нас интересует распределение перемещений вдоль торцевой кромки детали «Гильза». Данное распределение представлено на рисунке 11.
Рис. 11. Распределение перемещений по торцевой кромке детали «Гильза»
По данному графику видно, что перемещение по кромке находится в диапазоне 0,027-0,029 мм, то есть оно неравномерно, так как деталь «Гильза» сжимает разный слой материала детали «Корпус».
Определяется запас прочности детали «Гильза» для проверки ее целостности. Разрушение детали «Гильза» от действия излишнего натяга произойдет в том случае, когда запас прочности в некоторых точках детали будет меньше, чем 2,5.
Рассмотрим эпюру запаса прочности детали «Гильза» (см. рисунок 12).
Рис. 12. Запас прочности точек детали «Гильза»
Данная эпюра свидетельствует о том, что минимальное значение коэффициента запаса прочности детали «Гильза» равно 5,8, что говорит об излишней толщине данной детали для используемой посадки соединения
Вывод: посадка соединения детали «Гильза» и «Корпус»
в целом применима, но имеет завышенное значение коэффициента запаса прочности. Максимальное напряжение в детали «Гильза» равно 163 МПа, что не выходит за значения предела текучести для материала, а максимальное значение перемещения сжатия равно 0,029 мм, что также не приведет к заклиниванию поршня пневмоцилиндра в детали «Гильза».
Список использованных источников
1.Присекин В. Л., Расторгуев Г. И. Основы метода конечных элементов в механике деформируемых тел : учебник. Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. 238 с.
2.Руководство для учащихся по изучению программного обеспечения SolidWorks. URL: https://www.solidworks.com/sw/docs/Student_WB_2011_RUS.pdf (дата обращения 07.01.2020).
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Рассмотрение чертёжа детали "Корпус". Составление схемы базирования станочного приспособления для фрезерования лысок с обоснованием погрешностей. Выбор конструктивных элементов приспособления и способа их размещения. Расчёт зажимного устройства.
контрольная работа [661,9 K], добавлен 22.12.2014Выбор маршрута обработки детали до выполняемой операции, обоснование схемы базирования и закрепления. Описание конструкции и принципа действия разработанного приспособления. Расчет силового элемента и параметров конструкции приспособления на прочность.
контрольная работа [118,3 K], добавлен 23.05.2013Анализ технологичности конструкции лысок, выбор метода получения и механической обработки заготовки. Формулирование служебного назначения станочного приспособления. Расчет режимов резания деталей, параметров силового привода и погрешности установки.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 03.07.2011Проектирование станочного приспособления для обработки отверстий на сверлильно-фрезерном-расточном станке с ЧПУ с использованием прихватов и кондуктора. Расчет условий, технологии изготовления и эксплуатации сверлильного станочного приспособления.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.12.2008Проектирование универсально-сборного станочного приспособления. Описание конструкции вспомогательного инструмента. Расчет точности элементов приспособления. Расчет сил резания, усилия зажима и зажимного механизма. Описание конструкции приспособления.
курсовая работа [121,4 K], добавлен 18.08.2009Получение заготовки и проектирование маршрутного технологического процесса механической обработки детали. Служебное назначение станочного приспособления, разработка его принципиальной схемы. Расчет усилия закрепления и параметров силового привода.
курсовая работа [361,3 K], добавлен 14.09.2012Анализ механических свойств стали 19ХГН, ее химический состав. Рассмотрение технологического эскиза детали "Корпус". Основные особенности выбора технологических баз. Этапы проектирования станочного приспособления и расчета операционных размеров.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 24.09.2012Проектирования станочного приспособления. Подробный анализ конструкции, технологического процесса. Проектирование контрольного приспособления. Расчет исполнительных размеров. Конструкция и эксплуатация контрольного приспособления. Выводы по конструкции.
курсовая работа [133,8 K], добавлен 06.06.2008Назначение и конструкция вала-шестерни 546П-1802036-Б. Анализ технологичности конструкции детали. Расчет режимов резания и припусков на обработку. Расчет и проектирование станочного приспособления. Экономическое обоснование принятого варианта техпроцесса.
курсовая работа [538,8 K], добавлен 10.05.2015Разработка маршрутного технологического процесса проектирования станочного приспособления. Теоретическая схема базирования и анализ его погрешности. Схема и расчет силы закрепления. Расчет и выбор привода. Расчет на прочность штифтового соединения.
курсовая работа [4,2 M], добавлен 21.10.2009Проектирование приспособления: специализированное безналадочное для фрезерования шпоночных пазов в деталях типа валов. Разработка схемы установки и усилия зажима заготовки, конструкции корпуса приспособления, расчет силового привода и силы резания.
курсовая работа [281,0 K], добавлен 19.07.2009Разработка конструкции для растачивания отверстий в детали "рычаг". Анализ технологической операции. Выбор системы станочного приспособления. Обоснование, выбор и расчет установочных элементов и зажимного устройства. Расчет приспособления на точность.
контрольная работа [591,4 K], добавлен 06.01.2011Типовые конструкции приспособлений для зубодолбежных станков. Проектирование приспособления для долбления цилиндрических зубчатых колес. Расчет режимов резания и технических норм времени. Точностный и экономический расчеты станочного приспособления.
курсовая работа [812,7 K], добавлен 09.05.2014Чистовая обработка плоских и фасонных поверхностей на деталях; проект станочного приспособления и режущего инструмента для плоскошлифовального станка с прямоугольным столом и горизонтальным шпинделем. Расчет абразивного круга на точность и прочность.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 07.04.2012Проектирование приспособления для зажима детали "Колесо рабочее". Составление операционного эскиза. Проверка условий возможности перемещения заготовки. Расчет погрешности базирования, усилия зажима заготовки, основных параметров зажимного приспособления.
контрольная работа [398,7 K], добавлен 03.06.2014Описание технологических операций - сверления и развертывания для получения отверстий в детали "плита кондукторная". Выбор станочного приспособления для ее обработки. Принцип его действия и расчет на точность. Определение режимов резания и усилия зажима.
курсовая работа [204,4 K], добавлен 17.01.2013Расчет типа производства. Маршрут обработки детали "вал-шестерня". Операционный эскиз на данную операцию. Схема станочного приспособления, устройство и принцип работы. Расчет сил резания. Паспортные данные станка на заданную операцию. Сборочный чертеж.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.02.2010Проработка операционного эскиза. Анализ базовых поверхностей, выбор и проработка установочных элементов. Установление связей станка и инструмента с приспособлениями. Расчет режимов резания. Служебное назначение приспособления, принцип его работы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 13.03.2016Проектирование специального станочного приспособления. Разработка эскизных вариантов будущей компоновки приспособления. Расчет погрешности базирования заготовки, необходимого усилия для её закрепления. Определение основных параметров зажимного устройства.
курсовая работа [258,1 K], добавлен 03.11.2013Анализ технологичности конструкции. Выбор метода получения заготовки, обоснование методов обработки и режимов резания. Проектирование станочного приспособления для сверления отверстия в бонке и ступенчатого зенкера. Планировка механического участка.
дипломная работа [888,5 K], добавлен 30.09.2011