Субін А.А к.т.н., доц., Кореньков В.М. к.т.н., доц.

Розрахунки верстатних пристроїв з використання сучасних 3D CAD систем

Як відомо, при проектуванні верстатних пристроїв вирішується ряд задач: розробки компоновки, силові розрахунки, точностні розрахунки та ін. В літературі основна увага приділяється аналітичним розрахункам механізмів, які вимагають досить високої кваліфікації від конструктора оснастки.

В умовах сучасного комп’ютерно-інтегрованого середовища (коли основною початковою інформацією є 3D модель механізму), ті ж самі задачі досить легко можна вирішити графічно, базовими засобами будь-якої 3D CAD.

Силові розрахунки

Основна ідея, закладена в подібні розрахунки, є прямим наслідком закону збереження енергії. Щоб перемістити вхідну ланку механізму на певну відстань, повинна виконатись робота, рівна А₁ = F₁ · h₁. В свою чергу вихідна ланка механізму повинна виконати роботу А₂ = F₂ · h₂. А оскільки для замкненої системи справедлива рівність А₁ = А₂, то матимемо рівняння для визначення передаточного відношення:

(1)

В даному рівнянні, як правило одна з сил задана, а от переміщення визначаються безпосередньо в 3D CAD. Для цього необхідно мати тривимірну складальну модель пристрою з вірно заданими спряженнями [1]. На основі спряжень система дозволяє моделювати кінематичні рухи як послідовно так і паралельно з’єднаних ланок (важільних, клинових, елементарних пар типу гвинт-гайка тощо). Таким чином, придавши одній з ланок механізму певний рух (довжина траєкторії руху точки вимірюється командою «датчик»), можна визначити траєкторію та відповідно довжину траєкторії будь-якої іншої точки довільної ланки механізму (рис.1).

Рис.1. Визначення передаточного відношення

Формула (1) дозволяє обчислити величину сили для ідеального механізму. Втрати на тертя враховуються шляхом множення на коефіцієнт h_і кожної і-ї пари контактуючих поверхонь рухомих частин механізму [2].

(2)

У такий спосіб можна виконати наближений силовий розрахунок механізмів довільних конструкцій, у відповідності до положень теоретичної механіки (всі інші невраховані параметри компенсуються коефіцієнтом запасу k ≥ 2,5).

Точностні розрахунки

Як відомо, серед множини похибок, котрі впливають на точність виготовлення деталі, є детерміновані похибки – такі як похибка базування, яка досить легко визначається графічно за допомогою 3D CAD. Змоделювавши два крайніх положення заготовки (відповідно для мінімального та максимального розмірів посадочних поверхонь), похибка базування визначатиметься як відстань між крайніми положеннями оброблюваної поверхні (рис.2).

Рис.2. Визначення похибки базування

Література

1. http://help.solidworks.com/2012/English/SolidWorks/

2. Корсаков В.С. Основы конструирования приспособлений Учебник для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - M.: Машиностроение, 1983. — 277 с, ил.