¬аше окно в мир —јѕ–
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

4 ма€ 2016

–азмерный анализ в SOLIDWORKS на примере механизма пневмоклещей

ћаксим Ўаломеенко, Certified SolidWorks Professional

ћаксим Ўаломеенко

1. ¬ведение

–азмерный анализ €вл€етс€ важным этапом конструкторской отработки сложных изделий, так как позвол€ет установить взаимосв€зи между детал€ми и сборочными единицами, определить оптимальные технологические методы дл€ достижени€ требуемой точности изготовлени€, проанализировать справедливость назначени€ геометрических размеров и допусков, повысить технологичность конструкции, установить последовательность сборки издели€ и его сборочных единиц.

SOLIDWORKS предоставл€ет возможность выполнени€ размерного анализа конструкций с помощью инструмента TolAnalyst (входит в состав SOLIDWORKS Professional и Premium) и прикладного модул€ CETOL 6σ (взаимодействует со всеми типами лицензий SOLIDWORKS).

TolAnalyst можно отнести к средствам упрощЄнного расчЄта несложных плоских размерных цепей, включающих только линейные размеры, в основе которого лежит метод Ђнаихудший случайї, также известный как Ђминимум-максимумї.

CETOL 6σ представл€ет собой инструмент размерного анализа пространственных цепей любой сложности с линейными и угловыми размерами и допусками, позвол€ющий использовать в расчЄтах номиналы и допуски, назначенные как в самом модуле, так и непосредственно в эскизах деталей, а дл€ сборок Ц импортировать некоторые виды сопр€жений в размерные схемы. ћатематика модул€ даЄт возможность выполнить расчЄт как методом Ђнаихудшего случа€ї, так и веро€тностным (статистическим) методом с различными типами функции распределени€ (гауссово, посто€нное и λ-распределение), использу€ алгоритмы анализа по первой или по второй производной. “акже в CETOL 6σ предусмотрен инструмент виртуального движени€ кинематически свободных элементов в сборках дл€ визуализации определЄнных состо€ний (например, дл€ клапана это Ђоткрыто-закрытої) и верификации правильности соединений между детал€ми, что особенно ценно дл€ сложных многозвенных механизмов, совершающих поступательно-вращательные движени€. ќдним из примеров €вл€ютс€ пневматические клещи (рис. 1), предназначенные дл€ сжати€ и разжати€ элементов металлоконструкций различного характера.

–азмерный анализ SWR

–ис. 1. ѕневматические клещи в сборе

2. ѕодготовка расчЄтной модели

 онструкци€ пневмоклещей состоит из блока пневмоклапанов, корпуса, поршн€ с плунжером и толкателем, левого и правого усов с т€гами. —оединение толкател€, т€г, губок и наконечников осуществл€етс€ посредством цилиндрических штифтов. ѕри подаче воздуха в пневмоцилиндр поршень перемещает плунжер с толкателем, который через т€ги воздействует на губки, закреплЄнные в корпусе с помощью цилиндрических пальцев, вследствие чего губки раздвигаютс€, соверша€ угловое перемещение.

÷ель данного анализа состоит в оценке величины зева пневмоклещей при максимальном смещении поршн€ до упора в ограничительное кольцо пневмоцилиндра. Ёта величина определ€етс€ линейным размером между внутренними гран€ми наконечников губок, который, согласно требовани€м конструкторской документации, должен лежать в диапазоне 620 ± 3 мм.

¬ расчЄтной модели клещей можно отказатьс€ от деталей и узлов, которые напр€мую не вли€ют на размерную схему механизма: блока пневмоклапанов, руко€тки, крепЄжных элементов, уплотнителей. ”читыва€ симметрию расчЄтной модели относительно горизонтальной плоскости, а также дл€ большей нагл€дности будет рассмотрена половина конструкции (рис. 2).

–азмерный анализ SWR

–ис. 2. –асчЄтна€ модель механизма клещей в промежуточном состо€нии

–асчЄтна€ модель формируетс€ с помощью инструментов модул€ CETOL. ≈го интерфейс представлен главным меню (»нструменты => CETOL), отдельной панелью инструментов, собственным деревом сборки с окном сообщений и вспомогательными графическими окнами (рис. 3). “акже доступно контекстное меню, вызываемое нажатием правой кнопки мыши на объектах дерева CETOL.
–азмерный анализ SWR

–ис. 3. »нтерфейс CETOL 6σ в среде SOLIDWORKS

¬ главном меню CETOL выполн€етс€ чтение и сохранение данных модели, настройка опций и справочное руководство. ѕанель инструментов содержит команды дл€ непосредственного составлени€ размерной схемы, выполнени€ анализа и представлени€ результатов. ¬ дереве CETOL наход€тс€ детали сборки, участвующие в размерном анализе, а в окне сообщений вывод€тс€ разнообразные подсказки программы. ¬ графическом окне Graph View представлена размерна€ схема в виде условных обозначений, а в окне Property View Ц свойства активного объекта дерева CETOL.

»сходные данные дл€ размерного анализа частично содержатс€ в модел€х деталей и сборок, а частично назначаютс€ в среде CETOL. Ќоминальные значени€ размеров элементов (например, диаметры отверстий) и допусков (при их наличии) зачитываютс€ из моделей деталей, а сопр€жени€ транслируютс€ из модели сборки. Ќепосредственно в CETOL определ€етс€ тип функции распределени€ дл€ размеров, а также назначаютс€/редактируютс€ размерные допуски и свойства сопр€жений.

—оздание размерной схемы расчЄтной модели начинаетс€ с определени€ состава деталей, участвующих в расчЄте, затем они добавл€ютс€ в дерево CETOL и там сортируютс€ пользователем в соответствии с последовательностью виртуальной сборки механизма. ѕринимаетс€, что процесс сборки клещей начинаетс€ с крышки корпуса, поэтому она €вл€етс€ первой деталью в дереве. ќтметим, что при добавлении деталей CETOL предлагает использовать принадлежащие им сопр€жени€ концентричности и совпадени€. “ак, дл€ пневмоцилиндра, св€занного в корпусном узле с крышкой и кольцом-ограничителем, будут добавлены соответствующие сопр€жени€ (рис. 4):

–азмерный анализ SWR

–ис. 4. »мпорт сборочных сопр€жений SOLIDWORKS в размерную схему CETOL

ƒалее необходимо определить размерные схемы внутри каждой детали, что удобно делать в режиме их редактировани€ в отдельном окне SOLIDWORKS. Ќа примере пневмоцилиндра можно показать типовую размерную схему детали, где в качестве справочной геометрии были вз€ты базовые плоскости модели (—переди, —верху и —права), а грани, по которым она сопр€жена в сборке, геометрически прив€заны к этим плоскост€м линейными и угловыми измерени€ми (рис. 5). ¬ окне Graph View представлена интерактивна€ схема созданных геометрических прив€зок, а в Property View Ц назначенный симметричный допуск ±0,1 мм дл€ внутреннего диаметра пневмоцилиндра. ¬ дальнейшем такое значение допуска будет использоватьс€ дл€ всех линейных, в том числе диаметральных размеров в расчЄтной модели, а дл€ угловых измерений ±0,5∞.
–азмерный анализ SWR

–ис. 5. –азмерна€ схема пневмоцилиндра

јналогичным образом выполн€ютс€ размерные схемы дл€ других деталей, после чего формируютс€ недостающие механические св€зи между компонентами в соответствии с реальной кинематикой механизма. ѕри этом в окне сообщений (Message) пользователю доступны подсказки программы, например, по кинематически недоопределЄнным компонентам размерной схемы сборки. Ѕлагодар€ таким сообщени€м, например дл€ пневмоцилиндра, сборочное сопр€жение  онцентричность с кольцом-ограничителем было преобразовано в соединение, дополнительно ограничивающее осевое вращение деталей, что нагл€дно отображаетс€ в интерактивной схеме в окне Property View (рис. 6). ќтметим, что недоопределЄнность размеров и кинематики расчЄтной модели не позволит выполнить размерный анализ.
–азмерный анализ SWR

–ис. 6. —оединение пневмоцилиндр-кольцо с ограничением осевого вращени€

»тогом создани€ размерной цепи должно стать определение замыкающего размера дл€ некоторого конечного состо€ни€ механизма. ¬ нашем случае это рассто€ние между внутренними площадками наконечников губок, соответствующее предельному положению поршн€ в конце рабочего хода, которое определ€етс€ его механическим контактом с кольцом-ограничителем. ƒл€ этого в дереве CETOL создаЄтс€ расчЄтна€ конфигураци€ (их может быть несколько в одной модели), где назначаетс€ соединение между контактными гран€ми поршн€ и кольца, а также определ€етс€ замыкающий размер между наконечниками. ”бедитьс€ в корректности расчЄтной модели можно с помощью команды Show Part Location (ѕоказать расположение деталей), котора€ перемещает детали согласно назначенным соединени€м (рис. 7). “акже в окне Property View показано рассчитанное значение замыкающего размера Solved Nominal (–ешЄнный номинал) 622,8 мм и заданный диапазон Tolerance (ƒопуск) 620 ± 3 мм.
–азмерный анализ SWR

–ис. 7.  онечное состо€ние расчЄтной модели пневмоклещей

3. –езультаты

–азмерный анализ модели пневмоклещей выполн€лс€ двум€ методами: веро€тностным (по первой производной) и Ђнаихудший случайї. ќсновные результаты расчЄта представлены на рис. 8.  ак видно, веро€тность выполнени€ требований конструкторской документации по достижению размера зева 620 ± 3 мм составл€ет 60,48 %, а по методу Ђнаихудшего случа€ї расчЄтный диапазон значений составл€ет 610Е635 мм. Ёто €вл€етс€ весьма посредственным результатом и предполагает уточнение допусков (а, возможно, и номинальных размеров) элементов размерной цепи с последующим проверочным расчЄтом.
–азмерный анализ SWR

–ис. 8. –езультаты размерного анализа сборки

Ќа рис. 9Е12 представлены диаграммы результатов расчЄта.
–азмерный анализ SWR

–ис. 9. ƒиаграмма распределени€ веро€тности и диапазон решени€ методом Ђнаихудшего случа€ї

–азмерный анализ SWR

–ис. 10. ƒиаграмма чувствительности размеров элементов модели

–азмерный анализ SWR

–ис. 11. ƒиаграмма вклада размеров модели в замыкающее звено (веро€тностный метод)

–азмерный анализ SWR

–ис. 12. ƒиаграмма вклада размеров модели в замыкающее звено (Ђнаихудший случайї)

ѕо результатам расчЄта возможна генераци€ отчЄта в HTML-формате.

4. «аключение

–ассмотрен характерный пример размерного анализа многозвенного механизма пневмоклещей, выполненный двум€ методами: веро€тностным и Ђнаихудшего случа€ї. –асчЄтна€ модель создана в прикладном модуле CETOL 6σ с использованием геометрических размеров деталей и сопр€жений сборок SOLIDWORKS. –езультаты расчЄта замыкающего размера показывают удовлетворительную степень соответстви€ техническим требовани€м, что требует оптимизации размерной цепи механизма.

¬ мире модуль CETOL 6σ широко примен€етс€ во многих известных компани€х, проектирующих и изготавливающих разнообразную продукцию, требующую точности, технологичности и, самое главное, ремонтопригодности. ќсновной причиной по€влени€ этих инструментов была именно взаимозамен€емость Ц достаточно вспомнить название типовой дисциплины в классической высшей школе: Ђ¬заимозамен€емость, стандартизаци€ и технические измерени€ї, где изучались методики, реализованные в CETOL в удобоваримом дл€ современного молодого инженера виде.


„итайте также:


¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

-->

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ќадо ли жалеть свои мозги?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

—истемы дл€ работы с BIM-компонентами: сравнительный обзор — —ергей  ривой, јлександр «айцев, —танислав ѕуртов, јндрей –ыбаков (10 ма€ 2023)
isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2023 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.