CC BY
15
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Список литературы:
1. Васильев В.М. Перфораторы: справочник. - М.: Недра. 1982. - 216 с.
2. Кадыркулов А.К. Буроударный способ отделения блоков камня перфораторами с ударным механизмом переменной структуры. дис. канд. техн. наук: 05.05.06 / А.К. Кадыркулов - Бишкек 2002 г. - 195 с.
3. Смирнов А.А. Ручные машины для строительных работ: Часть 2. - М.: Стройиздат, 1989. - 239 с.
АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УНИВЕРСАЛЬНО-СБОРНОГО ПРИСПОСОБЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА ANSYS
Капранов Александр Евгеньевич
магистрант Арзамасского политехнического института (филиала) Нижегородского государственного технического университета,
РФ, г. Арзамас E-mail: kapranov-92@mail.ru
Прис Наталья Михайловна
канд. техн. наук, доц. Арзамасского политехнического института (филиала) Нижегородского государственного технического
университета, РФ, г. Арзамас E-mail: pris@apingtu. edu. ru
ANALYSIS OF THE STRESS-STRAIN STATE OF UNIVERSAL-MODULAR FIXTURES WITH THE USE OF THE SOFTWARE PRODUCT ANSYS
Alexander Kapranov
master student of API (branch of) NSTU, Russia, Arzamas
Технические пауки — от теории к практике № 5 (53), 2016г_www.sibac.info
Natalie Pris
candidate of Technical Sciences, Associate Professor of API (branch of) NSTU,
Russia, Arzamas
АННОТАЦИЯ
В данной статье представлен анализ напряженно-деформированного состояния универсально - сборного приспособления, спроектированного в ходе апробирования созданной библиотеки трехмерных параметрических моделей деталей комплекта УСП-12. Анализ проводился с использованием модуля static structural -программного продукта Ansys. В результате были определены деформации и перемещения элементов станочного приспособления, эквивалентные напряжения, что показало необходимость внесения изменений в конструкцию УСП.
ABSTRACT
This article presents an analysis of the stress-strain state of universal -modular fixtures designed during the testing created a library of three-dimensional parametric models of parts of the set USP-12. The analysis was conducted using the static structural module of software product Ansys. As a result, identified deformation and displacement of elements of machine tools, equivalent stress.
Ключевые слова: универсально-сборные приспособления, моделирование, деформации, параметрическая модель, библиотека объемных трехмерных моделей.
Keywords: universal and combined widget, simulation, deformation, parameter-oriented model, a library of three-dimensional volume models.
В настоящее время происходит смещение производства в сторону мелкосерийного. В таких условиях экономически нецелесообразно использовать специальные приспособления. Наибольшее распространение получила универсально-сборная переналаживаемая оснастка (или универсально-сборные приспособления).
Универсально-сборные приспособления (УСП) - устройства, собираемые из комплекта (набора) взаимозаменяемых многократно используемых обычно стандартных (или унифицированных) деталей и узлов, служащих для установки и закрепления изделий при выполнении технологических операций механической обработки, сборки и контроля.
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Ограниченное распространение УСП связано с рядом негативных факторов, одним из которых является значительные временные затраты на проектирование и сборку приспособлений данной системы. Для повышения эффективности применения приспособлений системы УСП важным является поиск и реализация рационального подхода к проектированию.
С целью повышения эффективности проектирования приспособлений системы УСП было принято решение о создании библиотеки, содержащей в себе параметрические трехмерные модели деталей комплекта УСП-12 [2].
В ходе апробирования библиотеки трехмерные параметрические модели элементов УСП-12 использовались при проектировании приспособления для сверления 2-х отверстий диаметром 8 мм в детали «Корпус» [1]. Приспособление состоит из 84 деталей и 2-х сборочных единиц (рисунок 1).
Рисунок 1. Универсально-сборное приспособление
После окончания всех компоновочных операций для определения возможных деформаций проведен анализ напряженно-деформированного состояния в программе Ansys с применением программного модуля static structural - статический структурный анализ. Он позволяет рассчитать перемещения, деформации, напряжения, внутренние усилия, возникающие в теле под действием статической нагрузки.
Уменьшение времени анализа приспособления достигалось за счет исключения элементов для направления режущего
(1Г\ СибАК
Технические науки — от теории к практике ^^ № 5 (53), 2016г_www.sibac.info
инструмента, которые никаким образом не могут повлиять на результаты. Так же из конструкции был убран пневмопривод, а его действие на заготовку заменено силой, соответствующей усилию зажима.
В результате сверления отверстий на заготовку действуют осевая сила и крутящий момент, а также усилие зажима, создаваемое пневмоприводом (рисунок 2,3).
Рисунок 2. Обработка первого отверстия
Рисунок 3. Обработка второго отверстия
Результатом отработки программы являются перемещения и деформации элементов станочного приспособления и самой обрабатываемой заготовки. Анализ структурного статистического расчета показывает, что при обработке первого отверстия максимальное перемещение под действием осевой силы, крутящего момента и усилия зажима получила заготовка, и оно составило 0,146 мм. Зона обрабатываемого отверстия при этом сместилась примерно на 0,028 мм. Максимальное эквивалентное напряжение по Мизесу в наиболее нагруженных местах составило 61,5 МПа (рисунок 4).
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Рисунок 4. Деформации и напряжения, возникшие в результате обработки первого отверстия
При обработке второго отверстия максимальное перемещение под действием осевой силы, крутящего момента и усилия зажима получила заготовка, и оно составило 0,027 мм. Зона обрабатываемого отверстия при этом сместилась примерно на 0,017 мм. Максимальное эквивалентное напряжение по Мизесу составило 47,8 МПа (рисунок 5).
Технические науки — от теории к практике № 5 (53), 2016г_
Рисунок 5. Деформации и напряжения возникшие, в результате обработки второго отверстия
В целом полученная деформация заготовки в приспособлении оказалась меньше допуска на получаемый размер. Эта деформация или же перемещение заготовки будет не чем иным как погрешностью закрепления, а следовательно является лишь одной из составляющих при расчете приспособления на точность. Следует предположить, что в совокупности с другими погрешностями может произойти выход получаемого размера за пределы допуска. Поэтому, для уменьшения погрешности закрепления принято решении о внесении в конструкцию приспособления дополнительных элементов, которые частично исключат поворот заготовки под действием осевой силы (рисунок 6). Этими элементами являются квадратные подкладки толщиной 15 мм.
Технические науки — от теории к практике _№ 5 (53), 2016 г
Рисунок 6. Универсально-сборное приспособление после добавления дополнительных элементов
Результаты повторного анализа показали, что деформации заготовки в приспособлении значительно уменьшились, а следовательно уменьшилась и погрешность закрепления. Так же почти в два раза уменьшилось эквивалентное напряжение в наиболее нагруженных местах, что лучшим образом повлияет на прочностные характеристики приспособления.
Используя данный программный модуль, можно определить погрешность закрепления заготовки в любом приспособлении и на этой основе создать конструкцию УСП, отвечающую эксплуатационным требованиям.
Список литературы:
1. Капранов А.Е., Прис Н.М. Проектирование станочных приспособлений с использованием библиотеки трехмерных параметрических моделей деталей УСП-12. // журнал Приволжский научный вестник, 2015 г., С. 30-35.
2. Капранов А.Е., Прис Н.М. Разработка библиотеки трехмерных параметрических моделей деталей УСП. Технические науки - от теории к практике: материалы XLV международной заочной научно-практической конференции. (28 апреля 2015 г.); Новосибирск: Изд. «СибАК», 2015. - 114 с.
3. Мясников Ю.И. Технологическая оснастка металлорежущих станков. Часть 3. Автоматизация проектирования станочных приспособлений: учебно-методический комплекс / Ю.И. Мясников. - 3-е изд., перераб. И доп. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. - 160 с.
