CC BY
15
[gj] Технология машиностроения
Библиографический список
1. Александров А.Д., Нецветаев Н.Ю, Геометрия: Учеб, пособие. - М.: Наука, 1990. - 672 с.
2. Гаер М.А. Разработка и исследование геометрических моделей пространственных допусков сборок с использованием кватернионов: Дисс. ... канд, техн. наук. - Иркутск, 2005.
3. Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные схемы (введение в теорию), учебное пособие. - М.: Наука, 1997.
4. Журавлёв Д.А., Калашников A.C., Гаер М.А. Геометрическое моделирование деталей и сборок с пространственными допусками в САПР нового поколения II Вестник ИрГТУ. - 2006. - № 4. - С. 17-23.
5. Журавлёв ДА, Гаер М.А. Пространственная геометрическая характеристика допусков // Вестник ИрГТУ, - 2005. - № 1, -С. 116-125,
6. Журавлёв Д.А., Грушко П.Я., Яценко О.В, О новых дифференциально-геометрических подходах к автоматизированному проектированию сборок с учётом допусков II Вестник ИрГТУ, - 2002. - № 12. - С. 82-92.
С.И.Ключников
Использование системы МЗС/Ма$!гап для моделирования перераспределения внутренних напряжений при фрезеровании изделий
При автоматизированном проектировании нового изделия основное внимание уделяется вопросам создания CAD-моделей (графических моделей) отдельных деталей и сборок. При этом разработка технологии изготовления деталей с учетом формируемых в процессе изготовления деталей показателей качества. Современные программные средства в подавляющем большинстве случаев позволяют полностью или частично отказаться от натурного эксперимента, переведя все в область компьютерного моделирования с привлечением CAE-систем. Проведение испытаний и исследований на реальных заготовках и деталях очень дорого, поэтому для решения проблемы коробления автор попытался адаптировать стандартную систему инженерного анализа для определения оптимальных технологических приемов.
Модель заготовки создаем в виде твердотельного элемента с соответствующими свойствами, далее с целью выявления поведения детали принимаем: количество, диаметр и расположение отверстий.
При задании нагрузок и закреплений, обеспечивающих моделирование остаточных деформаций, учитываем, что при обработке детали на неё действуют силы резания. Основной силой резания, действующей на заготовку при сверлении, является тангенциальная направляющая по оси Z. Остальными силами резания пренебрегаем ввиду их малых значений по сравнению с основной. Перераспределение остаточных напряжений в детали в процессе снятия припуска, а также при разгрузке заготовки приводит к деформациям детали в виде «сворачивания» относительно центральной точки в направлении, обратном направлению движения резания. Направление нагрузок, заменяющих усилия от остаточных напряжений в заготовке, зададим по поверх-
ностям отверстий в направлении, обратном направлению движения резания фрезы (сверла).
Для обеспечения необходимых перемещений и проведения анализа принимаем один из трех способов закрепления:
- по боковым поверхностям;
- по нижним граням боковых поверхностей;
- по узлам конечно-элементной сетки одной из поверхностей.
Последний способ является наиболее приемлемым для проведения наших исследований, так как обеспечивает свободу перемещений поверхностей модели и необходимые направления деформаций.
Первый вариант - моделирование нагружения образца с четырьмя отверстиями. Размеры отверстий принимаем величиной постоянной и соответствующей одной десятой доли наибольшей стороны образца. В результате расчета модели получены деформации в виде сложного двуосного прогиба типа «парус».
Анализ моделирования разгрузки путем создания четырёх отверстий по периферии модели привели к незначительному деформированию близлежащих рёбер жесткости. При сверлении девяти и большего количества отверстий деформации распространялись в целом на образец. В дальнейшем исследования проводились с тринадцатью, семнадцатью и двадцатью пятью отверстиями. При этом наиболее благоприятный вариант разгрузки, с точки зрения минимальных деформаций, наблюдался при максимальном удалении припуска высверливанием отверстий в центральной части образца и снижением концентрации отверстий при перемещении к периферии.
Изучение деформаций длинномерных деталей после снятия припуска с разгрузкой сверлением отверстий рассматривали на примере моделирования длин-
Технология машиностроения
номерной заготовки размерами 200 мм х 4000 мм х 30 ММ (рис. 1).
На данном этапе основной задачей является выявление влияния разгрузочных отверстий на формирование поводок после механической обработки.
ввавнш!
Рис. 1. Конечноэлементная модель заготовки
Кроме того, одним из способов регулирования остаточных деформаций является варьирование глубины и диаметра отверстий, выполненных непосредственно перед фрезерованием основного массива. Уменьшение глубины или диаметра отверстий характеризуется уменьшением объёма снимаемого припуска. Соответственно наблюдается изменение величины остаточных деформаций в результате сверления отверстий. Направление деформации приведено на рис. 2.
¡ШШШМШИИЙЯИИ^
• «< ■: -<5 С ? i <-■■-' ■ - •*. й Z Г • о .
■Y./.' . • ». X i &;»' •» SS к « «V:/:-
Рис. 2. Моделирование деформаций заготовки после снятия припуска
Рассчитанный вариант разгрузки заготовки с помощью шестнадцати отверстий позволил спрогнозировать значения поводок после изготовления детали с минимальным короблением.
Так как операция «разгрузки» заготовки сверлением отверстий предполагается как дополнительная обработка, она несколько увеличит общее время механической обработки, однако если её введение позволит снизить коробление деталей, а значит исключить операцию правки деформированных деталей, это приведёт к значительному улучшению качества их изготовления.
Библиографический список
1. Ключников С.И. Моделирование и расчет остаточных деформаций изгиба тонкостенных деталей с односторонним оребрением II Управление технологическими процессами машиностроительного производства: сб. науч. тр. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 1998.- 146 с.
С.И.Ключников, Е.АгВарахтенко
Структура системы автоматизированного управления поводками детали после механической обработки
Проблема обработки маложестких длинномерных панелей, вследствие влияния остаточных напряжений, возникающих после обработки детали, на формирование поводок панели, является весьма актуальной. Применением рациональных условий обработки можно оказывать влияние на формирование напряженных полей обрабатываемой детали и снижать коробление.
Соответствие этим показателям возможно только при комплексной оценке влияния геометрических параметров изделия, свойств используемых материалов, условий обработки изделия на изменение его пространственной формы. Проведение такого анализа с
учетом всевозрастающей сложности комбинаций решений возможно лишь с созданием эффективных современных компьютерных моделей. На рис. 1 приведена принципиальная схема взаимодействия информационных блоков, участвующих в решении задачи выработки оптимального технологического процесса по критерию минимизации поводок.
На первом этапе происходит создание геометрической модели детали в CAD-системе. Далее в САЕ-системе проводится инженерный анализ, по результатам которого делается вывод о пригодности данной модели заданным эксплуатационным характеристикам.
