СТАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СТАНОЧНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА AUTODESK INVENTOR PROFESSIONAL

Программный комплекс Autodesk Inventor Professional позволяет работникам ИТР проводить комплекс конструкторских и технологических работ, а также аналитические расчёты в единой системе.

В ходе анализа технологического оснащения, применяемого при изготовлении детали «Корпус», в качестве объекта модернизации выбрано приспособление с ручным винтовым зажимом на операции 040 Сверлильная с целью обеспечения требуемой производительности и качества применительно к условиям крупносерийного производства.

При анализе возможных вариантов достижения поставленной цели выбор сделан в пользу конструктивного исполнения на основе принципиальной схемы станочного приспособления со встроенным пневматическим приводом.

Для моделирования и статического анализа сверлильного приспособления с пневматическим зажимом создается его 3-D модель (рисунок 1).

Рисунок 1. Модель приспособления при закреплении заготовки детали «Корпус»

Используя модель сверлильного приспособления, произведем статический расчет на прочность детали «Прижим», которая подвергается основной нагрузке. Анализ проводится в процессе зажатия заготовки. Прижим изготавливается из легированной стали 40Х ГОСТ 4543-2016.

Назначаются физические параметры стали 40Х (рисунок 2) одновременно с определением цели и параметров моделирования (рисунок 3).

Рисунок 2. Физические параметры материала – сталь 40Х

Рисунок 3. Цель и параметры моделирования

Затем настраивается сетка (рисунок 4).

Рисунок 4. Настройка сетки

Физические и механические свойства стали 40Х представлены на рисунке 5.

Рисунок 5. Физические и механические свойства стали 40Х

Далее задаются рабочие условия для модели детали «Прижим», в частности, требуемая сила зажима, равная 970Н (рисунок 6).

Рисунок 6. Рабочие условия для модели детали «Прижим»

Выбираются поверхности (рисунок 7) и грани (рисунок 8) прижима, когда заготовка зажимается и фиксируется в приспособлении.

Рисунок 7. Выбранные поверхности прижима при зажатии заготовки в приспособлении

Рисунок 8. Выбранные грани прижима при фиксации заготовки в приспособлении

Определяется сила и момент реакции в зависимостях (рисунок 9).

Рисунок 9. Сила и момент реакции в зависимостях

На рисунках 10 и 11 представлены деформации (смещения) и коэффициент запаса прочности детали «прижим» в результате действия усилия зажима.

Рисунок 10. Деформации (смещения) при действии усилия зажима прижимом

Рисунок 11. Запас прочности прижима при действии усилия зажима

После проведения статистического анализа были получены следующие результаты (рисунок 12).

Рисунок 12. Результаты расчетов статистического анализа

Таким образом, величина максимального смещения составила 0,0000911172 мм. А коэффициент запаса прочности при этом получился равным 15. Следовательно, конструкция прижима отвечает требованиям прочности и жесткости.

Закрепление тонкостенных заготовок в станочных приспособлениях вызывает деформации, приводящие к изменению формы и расположения поверхностей. Для определения является ли тонкостенная заготовка детали «Корпус», изготавливаемой из алюминиевого сплава, достаточно жесткой проводится моделирование и статический анализ заготовки при закреплении ее в пневматическом приспособлении при обработке отверстия 9Н9.

Для этого создается 3-D модель детали «Корпус» в программе Autodesk Inventor Professional (рисунок 13).

Рисунок 13. Модель обрабатываемой детали «Корпус»

Назначаются физические параметры обрабатываемой детали «Корпус»  (рисунок 14).

Рисунок 14. Физические параметры материала алюминиевого сплава

Определяется цель с параметрами моделирования (рисунок 15).

Рисунок 15. Цель и параметры моделирования

Производится  настройка сетки (рисунок 16).

Рисунок 16. Настройка сети

Физические и механические свойства алюминиевого сплава представлены на рисунке 17.

Рисунок 17. Физические и механические свойства алюминиевого сплава

Задаются рабочие условия для модели детали «Корпус», в частности, усилие зажима, равное 970Н (рисунок 18).

Рисунок 18. Рабочие условия для модели обрабатываемой детали «Корпус»

Выбираются на модели обрабатываемой детали «Корпус» базовые установочные поверхности,  (рисунок 19).

Рисунок 19. Выбранные базовые установочные поверхности модели обрабатываемой детали «Корпус»

Определяется сила и момент реакции в зависимостях (рисунок 20).

Рисунок 20. Сила и момент реакции в зависимостях

На рисунках 21 и 22 показываются деформации (смещения) и коэффициент запаса прочности обрабатываемой детали «Корпус» под действием усилия зажима.

Рисунок 21. Деформации (смещения) при действии усилия зажима прижимом

Рисунок 22. Запас прочности обрабатываемой детали «Корпус» при действии усилия зажима

Таким образом, полученные данные статического анализа сводятся в таблицу (рисунок 23).

Рисунок 23. Результаты расчета проведенного статического анализа

Исходя из полученных данных, максимальное смещение составило всего 0,000146702 мм, а коэффициент запаса прочности получился равным 15.

Делаем вывод: при закреплении тонкостенной алюминиевой заготовки детали «Корпус» в  пневматическом приспособлении сохраняется правильность геометрических форм, точность сопрягаемых элементов и линейных размеров. Взаимное расположение поверхностей не нарушается.

Таким образом, с помощью программного комплекса Autodesk Inventor Professional:

- установлены прочностные характеристики модернизированного приспособления и обрабатываемой заготовки детали, отвечающие требованиям прочности и гарантирующие точность изготовления детали «Корпус»;

- устранены недостатки конструкции станочного приспособления на раннем этапе проектирования, позволяющие перейти к этапу его изготовления.

Список литературы:

1. 3D-САПР для проектирования изделий [Электронный ресурс]. URL: https://www.autodesk.com/products/inventor/free-trial (Дата обращения 13.03.2019).