CC BY
14
УДК 004.94:621
А.П. Моргунов, Morgunov A.P., e-mail:morgunov_a@rambler.ru А.В. Дейлова, Dejlova A. V., e-mail: adeilova@mail.ru Р.Л. Артюх, ArtyukhR.L., e-mail: Artyukh_Roman@rambler.ru Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРУГИХ ОТЖАТИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБАХ УСТАНОВКИ НА ПРИМЕРЕ ОБРАБОТКИ ГЛАДКОГО ВАЛА
SIMULATION OF ELASTIC WRUNG WITH DIFFERENT INSTALLATION METHODS
BY THE EXAMPLE OF SMOOTH SHAFT
Построена модель обработки гладкого вала при различных способах установки. Графическим способом произведен расчет смещения оси заготовки под действием приложенной к ней расчетной составляющей силы резания Ру.
A model of the smooth processing of the shaft with different installation methods. Graphical method calculated the displacement axis of the workpiece under the action attached to it calculated component of cutting force Py .
Ключевые слова: упругие отжатия заготовки, схемы установки вала, САD система, погрешности формы, расчетный и графический способы определения перемещений оси заготовки
Keywords: elastic squeezing the workpiece mounting scheme shaft CAD system, error form, settlement and graphical methods for determining the displacement axis of the workpiece
При обработке валов малой жесткости на точность размеров и качество получаемой поверхности влияют упругие отжатия заготовки и всей технологической системы, величина которых в значительной мере зависит от способа установки заготовок на станке.
Значения упругих отжатий узаг можно спрогнозировать с некоторой погрешностью до начала обработки. Так, представив процесс установки и обтачивания гладкого вала в центрах, как процесс нагружения балки, свободно лежащей на двух опорах, можно определить величину прогиба. Прогиб вала в сечении приложения радиальной составляющей силы резания Ру, расположенном на расстоянии х от передней бабки, определяется по формуле:
Узаг=РуХ2(1-х)2/3БЛ, (1)
где 1 - длина заготовки, мм; Е - модуль упругости, Н/мм; I - момент инерции сечения заго-
4
товки, мм .
Для гладкого вала, закрепленного в патроне и поддерживаемого центром - по формуле (2).
Узаг=Ру13/100Е1. (2)
336
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
Данные упругих перемещений оси заготовки при различных схемах закрепления, полученные расчетным способом, описанным выше - отражены в графике (рис. 1а и 2а).
Второй способ - определение этих перемещений при помощи САО-продукта трехмерного моделирования SolidWorks и его приложения Simulation. В его системе были созданы графические модели закрепления гладкого вала двумя способами, упомянутыми ранее. Для визуального представления картины упругих перемещений оси заготовки в диалоговом окне САО-программы необходимо задать некоторые параметры:
1) диаметр и длину заготовки;
2) материал заготовки и установочных элементов;
3) способ закрепления заготовки (количество степеней свободы, лишаемых при установке заготовки тем или иным способом);
4) вид нагрузки, точку ее приложения, направление и численное значение.
Для расчета перемещений в качестве материала заготовки выбрана сталь 45, центров -инструментальная сталь У12; диаметр заготовки равен 8 мм. В нескольких точках прикладывалась сосредоточенная сила - расчетная радиальная составляющая силы резания Ру расч. (по расчетам она составила Ру=1000 Н).
Затем созданные в САО-продукте модели закрепления вала необходимо разбить на конечные элементы и произвести расчет перемещений оси заготовки под действием силы Ру (радиальной составляющей силы резания). По завершению расчетов можно наблюдать следующее: максимальный прогиб заготовки, закрепленной в центрах, будет происходить тогда, когда резец окажется примерно посередине заготовки (рис. 1б).
Узаг, мм 5
О 2 0 А О 6 0 ВО Ю'О 120 1-4 О 16 0 1SO 20 0 2 20 240
1Г мм
а)
001 001 001 001 002 002 002 002 002 002 002 002 030
б)
Рис.1. График (а) и эпюра (б) и упругих перемещений вала, закрепленного в центрах
337
Динамика систем, механизмов и машин, № 2, 2014
|,ММ
а)
б)
Рис. 2. График (а) и эпюра (б) упругих перемещений вала, закрепленного в патроне и поддерживаемого центром
Эпюры упругих перемещений, полученные графическим способом в сравнении с расчетными значениями, имеют небольшие расхождения из-за невозможности учета некоторых данных.
Таким образом, благодаря построению модели закрепления заготовки в CAD-программе SolidWorks и визуализации схемы нагружения вала в процессе обработки в ее приложении Simulation становится возможным:
1) увидеть наглядно четкую картину распределения перемещений по всей длине заготовки и в любом ее сечении под действием Ру;
2) прогнозировать вероятную величину прогиба оси заготовки при различных способах установки, выбирать наиболее оптимальную схему закрепления валов различных типоразмеров;
3) изменять длину и диаметр вала, его материал, величину приложенной Ру, получая при этом другую картину распределения перемещений.
Библиографический список
1. Solid Works Компьютерное моделирование в инженерной практике / А. А. Алямов-ский [и др.]. - СПб. : БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.
2. Ломова, О.С. Точность обработки деталей на круглошлифовальных станках / О. С. Ломова, С. М. Ломов, А. П. Моргунов. - М. : Издательский центр «Технология машиностроения», 2011. - 176 с.
338
