ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН ДЕФОРМАЦИЙ ДЕТАЛИ В УНИВЕРСАЛЬНОМ СБОРНОМ ПРИСПОСОБЛЕНИИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ СИЛ РЕЗАНИЯ В РАСЧЕТНОЙ СРЕДЕ APM FEM

DETERMINATION OF THE VALUES OF DEFORMATIONS OF A PART IN A UNIVERSAL ASSEMBLY DEVICE UNDER THE ACTION OF CUTTING FORCES IN THE DESIGN ENVIRONMENT APM FEM

Egor Kangin

student, Department of Mechanical Engineering Technology, Arzamas Polytechnic Institute (branch) of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education R. E. Alekseev Nizhny Novgorod State Technical University,

Russia, Arzamas

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается численное моделирование процесса обработки детали в универсальном сборном приспособлении, созданном в CAD-системе Компас 3D, с целью определения величин деформаций под действием сил резания в расчетной среде APM FEM.

ABSTRACT

The article deals with numerical modeling of the part processing process in a universal assembly device created in the Compass 3D CAD system in order to determine the values of deformations under the action of cutting forces in the APM FEM design environment.

Ключевые слова: численное моделирование, конечно-элементная модель, приложение нагрузок и граничных условий.

Keywords: numerical modeling, finite element model, application of loads and boundary conditions.

При создании трехмерной ассоциативной модели сборочной единицы – конструкции универсального сборного приспособления (УСП) для обработки детали использованы как оригинальные, созданные в CAD-системе Компас 3D, так и стандартизованные конструктивные элементы.

Рисунок 1. Геометрическая модель конструкции УСП в сборе с обрабатываемой деталью в CAD-системе Компас 3D

Перед созданием сборочной 3D модели (УСП), строятся 3D модели всех нестандартных деталей, входящих в нее (*.m3d). Далее создается файл сборочной модели (*.a3d). Затем к нему добавляется файл 3D модели детали «Плита» и 3D модели остальных деталей.

Добавление стандартных деталей осуществляется выбором их из библиотеки «Элементы приспособлений» с настройкой параметров.

Совмещение деталей между собой осуществляется вызовом команд сопряжения деталей «Соосность» и «Совпадение объектов». После вызова каждой команды указываются поверхности, по которым происходит совмещение деталей.

Деталям исследуемой модели присваиваются свойства материалов, из которых они выполнены в CAD системе КОМПАС 3D.

Численное моделирование выполняется с помощью, интегрированной в КОМПАС-3D библиотеки APM FEM. Определение совпадающих поверхностей выполнено автоматически.

Для моделирования закрепления конструкции УСП на столе станка использовано граничное условие – «Закрепление» ограничивающее, для нижней поверхности плиты, все степени свободы.

Для моделирования сил резания возникающих в процессе обработки детали использована нагрузка типа «Распределённая сила». Направление и величина, данной нагрузки соответствует по величине и направлению действия, составляющим силы резания во время обработки детали. Px=0,5×1418=709Н; Pу=0,55×1418=780Н; Pz=0,9×1418=1276Н.

Рисунок 2. Геометрическая модель конструкции УСП c приложенными закреплениями и нагрузками

Для создания конечно-элементной модели УСП, в сборе с обрабатываемой деталью, использованы 4-x узловые тетраэдры с настройками «по умолчанию».

Рисунок 3. Конечно-элементная модель УСП

После выполнения статического прочностного расчета становятся доступны карты распределения напряжений и деформаций.

Рисунок 4. Карта распределения напряжений в конструкции УСП и обрабатываемой детали, возникающих под действием сил резания

Карта распределения напряжений в деталях УСП, возникающих при обработке, показывает, что их величины значительно меньше, чем предел текучести материалов деталей из которых собрано УСП.

Рисунок 5. Карта распределения деформаций в конструкции УСП и обрабатываемой детали, возникающих под действием сил резания

Анализ карт распределения деформаций возникающих в обрабатываемой детали под действием сил резания во время обработки показывает, что их величина меньше чем величина поля допуска на обрабатываемые поверхности – 100мкм, следовательно, спроектированное приспособление можно использовать для обработки детали.

«Использование современных компьютерных технологий позволяет достичь высоких практических и экономических результатов в различных областях промышленности» [1, с.5]. Экономическая эффективность исследования заключается в повышении качества продукции и предупреждении брака на всех этапах производственного цикла изготовления продукции.

Список литературы:

1. Федорова Н. Н., Вальгер С. А., Данилов М. Н., Захарова Ю. В. Основы работы в ANSYS 17. – М.: ДМК Пресс, 2017. - 210 с.: ил.