CC BY
11
The features of the object-oriented approach to the design of volumetric models are considered. The stages of object-oriented analysis are described: selection of model components and detailing of components. An illustration of the implementation of these steps for modeling a specific model is provided.
Key words: three-dimensional model, object-oriented approach to 3D modeling.
МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ ШЛИЦЕШЛИФОВАЛЬНОГО СТАНКА Досько Сергей Иванович
МГТУ им. Н.Э. Баумана Чурилин Андрей Викторович Некрасов Максим Алексеевич
ФГБОУВО МГТУ «СТАНКИН»
Описаны результаты моделирования упругой системы шлицешлифо-вального станка для случая двусторонней обработки. Предложена расчетная схема упругой системы (УС) станка для возможности использования программы ESW, разработанной в МГТУ Станкин и применяемой в учебном процессе, а также в научно-исследовательской работе. Несмотря на то, что программа ESW была написана в 90-е годы, и ее интерфейс существенно устарел, методика моделирования упругих систем станков, использованная в ней, позволяет как минимум в учебном процессе быть эффективной.
При шлифовании шлицевых поверхностей коническим кругом точность и производительность обработки определяются не только погрешностями элементов станка, но и упругими перемещениями от сил резания и веса, а также от погрешности, вносимой делением [1,2].
Для оценки эффективности компоновки станка для двустороннего шли-цешлифования с помощью динамических критериев качества была создана расчетная схема упругой системы на базе шлицешлифовального станка мод. 3Б451, для построения которой был применен метод, изложенный в работах [3-6].
На рис. 1,2 показана модель УС станка, на которой абсолютно твердыми телами представлены: станина (16), стол (17), шлифовальные круги (1,15), гильзы шлифовальных головок двух кругов (5,11) и шпиндельные бабки (6,10) верхнего и нижнего круга. С помощью «стержней» смоделированы: стойка (7,8,9,30), шпиндели (2,3,4) и (12,13,14), изделие (18,19,20); в виде «пружин» показаны: подшипники шпинделей (4-23;3-22;12-35;13-36), соединения гильз с корпусами бабок (25-27;24-26;31-34;32-33), направляющие колонны (8-28;9-29) и станины (41-42), башмаки станка (40-0), стыки шпинделей со шлифовальными кругами (2-21;14-37) и центровые отверстия (18-43;19-44).
Для отладки модели УС станка использовались данные статических и динамических исследований. Жесткости пружин, моделирующих стыки заготовки с центрами, были идентифицированы по результатам измерения деформаций инструментов и заготовки. Податливость определялась исходя из близости экспериментальных и расчетных деформаций изделия, установленного в центрах с учетом экспериментального баланса статической жесткости (диаграмма 1). Близость экспериментальных и расчетных величин податливости была выбрана в качестве статического критерия адекватности модели станка.
Рис. 1. Модель упругой системы станка в координатах У07
Рис. 2. Модель упругой системы станка в координатах Х07 Вычисленная податливость системы «заготовка-центра» составила
р 5 3,04 _ . г„ мкм
е„зд = - =-= 0,152 —,
изд И 20 даН'
а ее отклонение от экспериментальных измерений не превысило 3%. Это позволило сделать вывод об адекватности модели станка по критерию статики.
С учетом проведенных динамических исследований и в соответствии с основными критериями динамической теории подобия в качестве динамических критериев адекватности расчетной схемы была принята близость экспериментальных и расчетных форм колебаний.
Диаграмма 1. Баланс податливости системы «Изделие»
Рис. 3. Формы колебаний заготовки в координатах XOZ:
а) расчетная собственная форма колебаний на частоте 267 Гц; б) экспериментальная форма вынужденных колебаний на частоте 217
Рис. 4. Формы колебаний заготовки в координатах YOZ: а) экспериментальная форма вынужденных колебаний на частоте 394 Гц; б) расчетная собственная форма колебаний на частоте 314 Гц
На рис. 3,4 представлены фрагменты расчетных и экспериментальных форм колебаний. На них точки 18, 19 - центра, в которых установлена заготовка, точка 20 - середина заготовки, 1 и 15 - центры масс верхнего
и нижнего кругов. То, что собственные частоты различаются почти на 20% является приемлимым, так как они не рассматриваются в качестве критериев адекватности.
Для количественного сравнения экспериментальной и расчетной собственной форм колебаний был применен «критерий модальной достоверности» [9 ]
МАСГ =
(1)
где
{ф}е - вектор экспериментальных форм колебаний; {ф}а - вектор расчетных собственных форм колебаний; / - значение экспериментальной собственной частоты, Гц.
Величины критериев на частотах 217 и 394 Гц для форм колебаний, полученных экспериментально, рассчитывались по формуле (1). Использование нормированных векторов позволило показать формы колебаний в виде графических зависимостей на рис. 5 и 6.
Рис. 5. Формы колебаний на частотах 217 Гц (эксперимент) и 267 Гц (расчет)
Рис. 6. Формы колебаний на частотах 394 Гц (эксперимент) и 313 Гц
(расчет)
0,346
На основании проделанной работы можно утверждать, что получена адекватная динамическая модель станка для двустороннего шлицешлифо-вания: расчетные статические смещения отличаются от экспериментальных примерно на 3%; собственные частоты - на 20%, формы колебаний можно считать идентичными на 72%.
Динамическая модель шлицешлифовального станка использовалась для оценки целесообразности применения люнета, для чего в расчетную схему был введена «пружина», моделирующая стык между люнетом и заготовкой. Расчетные амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) колебаний между заготовкой и инструментом для разных жесткостей стыков в диапазоне от 0 до 40 дан/мкм показаны на рис. 7. Результаты расчета показали,
что при жесткости стыка в диапазоне от 1 до 10 дан/мкм применение поддерживающей опоры приводит к существенному изменению АЧХ. На рис. 8 показана область - G эффективного применения люнета.
Пада- м/Д»
- 1,2
\ А
/ \ (V 5
V 4
Рис. 7. АЧХ колебаний заготовки и инструмента при изменении жесткости стыка от 0 до 40 дан/мкм
Рис. 8. Область эффективного применения люнета
Выводы
В результате использования программы ESW была получена адекватная модель УС станка для двустороннего шлицешлифования. Для оценки адекватности модели был применен «критерий модальной достоверности». По результатам вычислений, исходя из минимальных значений колебаний заготовки и инструмента, была определена область эффективного применения люнета.
Список литературы
1. Чурилин А.В., Ермолаев В.К., Макаров В.М. Повышение производительности шлицешлифования на станке для двусторонней обработки// СТИН, 1997. №5, с. 14-18.
2. Чурилин А.В., Новиков В.Г. Прогнозирование точности шлицешлифования на станке для двусторонней обработки// СТИН, 1998. №6, с. 17-20.
3. Каминская В.В. Расчёты на виброустойчивость в станкостроении. М.: Машиностроение, 1985. - 56 с.
4. Автоматизированный расчет несущих систем металлорежущих станков: Методические рекомендации/Каминская В.В., Кушнир Э.М.:ЭНИМС, 1990
5. Металлорежущие станки: учебник в 2 т./Т.М. Авраамова, В.В. Бушуев, Л.Я. Типовой и др.: под ред. В.В. Бушуева. Т.1._М.: Машиностроение, 2011.-608 с.
6. Хомяков В.С., Досько С.И., Терентьев С.А. Повышение эффективности расчета и анализа динамических характеристик станков на стадии проектирования// Станки и инструмент. 1990. № 6, с. 7-12.
7. Хомяков В. С., Тарасов И.В. Оценка влияния стыков на точность станков// Станки и инструмент. 1991.№7, с. 13-17.
8. Хомяков В.С. , Досько С.И. Учет демпфирования при динамических расчетах станков// СТИН. №6, с. 9-12.
9. Вард Хейлен, Стефан Ламменс, Пол Сас. Модальный анализ: теория и испытания, пер. с англ. под ред. В. И. Смыслова. М.: ООО «Новотест», 2010.
Dosko Sergey Ivanovich MGTU im. N. E. Bauman Churilin Andrey Viktorovich Nekrasov Maxim
STANKIN MOSCOW STATE TECHNICAL UNIVERSITY»
MODELING OF THE ELASTIC SYSTEM OF A SLOTTED GRINDING MACHINE
The results of modeling the elastic system of the slotted grinding machine for the case of two-sided processing are described. The design scheme of the elastic system (US) of the machine is proposed for the possibility of using the ESW program developed at MSTU Stankin and used in the educational process, as well as in research work. Despite the fact that the ESW program was written in the 90s, and its interface is significantly outdated, the method of modeling elastic systems of machines used in it, allows at least in the educational process to be effective.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛИТЬЯ В ОБОЛОЧКОВУЮ ФОРМУ ДЛЯ ДЕТАЛИ «КОРПУС» В САПР SOLIDWORKS Стариков Виталий Сергеевич, магистрант (e.mail: starikovvit@yandex.ru) Зубкова Оксана Сергеевна, к.т.н., доцент (e.mail: zubkova-oksana@bk.ru) Зубков Дмитрий Андреевич, студент (e.mail: dmitrij.zubkov.2000@bk.ru) Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия
В статье рассматриваются вопросы моделирования процесса литья в оболочковую форму для изготовления детали «Корпус» в САПР SOLIDWORKS. Показаны основные этапы разработки процесса, особенности работы в САПР.
Использование современных программных средств позволяет визуализировать процессы, происходящие при формировании отливки, оперативно внести изменения в технологию, оптимизировать литниково-питающую систему и обеспечить получение отливки с требуемой плотностью металла.
SOLIDWORKS предлагает удобную симуляцию процесса литья, которая окажется полезной разработчикам пресс-форм, а также аналитикам, специализирующимся на работе в CAE системах. Данный пакет позволяет предсказать возникновение производственных дефектов в компонентах и литых деталях.
При помощи SOLIDWORKS можно быстро оценить производственную технологичность на этапе разработки и, тем самым, исключить необходимость затратной переделки пресс-формы, улучшить качество компонентов и ускорить выход изделия на рынок [1].
