Глава 4. Автоматизированное проектирование и расчеты базовых деталей механических прессов

4.1. Основные функции, структура и область применения сапр механических прессов

Повышение качества выпускаемой современными машиностроительными предприятиями продукции во многом зависит от конструкторов, создающих новое оборудование, эффективность труда которых во многом определяется применяемым на предприятии программным обеспечением.

Как известно, проблема создания прочной и неметаллоемкой машины, способной противостоять возникающим внешним статическим и динамическим силам, требует для своего решения рассмотрения множества факторов взаимовлияние которых, как друг на друга, так и на систему в целом до сих настоящего времени остается малоизученным.

Сегодня уже известно множество коммерчески распространяемых расчетных и исследовательских пакетов общего машиностроительного назначения, применение которых при проектировании конкретного оборудования, например, механических прессов, оказывается либо невозможным, либо имеет место ограниченное их применение.

Автоматизированное проектирование механических прессов средствами предлагаемой САПР полностью учитывает все особенности работы механических прессов с учетом действия технологической нагрузки и выполняется на IBM-PC или совместимых компьютерах под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows при наличии пакетов программ Microsoft Office и SolidWorks.

Основные функции предлагаемой САПР – синтез объекта проектирования по типовым конструктивным схемам и расчет необходимых энерго-силовых характеристик с учетом действующей технологической нагрузки.

Структура предлагаемой САПР соответствует известной структурной схемой механических прессов (рис. 62), вне зависимости от их технологического назначения, которая наглядно отображает функциональные связи между механизмами и узлами машины.

Рис. 62. Структурная схема кривошипной машины

Область применения предлагаемой САПР распространяется на проектирование следующих типов машин обработки металлов давлением:

1. кривошипных горячештамповочных прессов;

2. однокривошипных открытых прессов листовой штамповки;

3. однокривошипных закрытых прессов листовой штамповки;

4. однокривошипных прессов двойного действия;

5. однокривошипных обрезных прессов;

6. двухкривошипных специальных прессов;

7. четырехкривошипных прессов;

8. чеканочных кривошипно-коленных прессов;

9. прессов для холодного выдавливания.

Суть работы предлагаемой САПР заключается в том, что в систему заложены аналитические и эмпирические зависимости, позволяющие выполнить поверочные и проектировочные расчеты типовых сборочных единиц перечисленных типов механических прессов. К числу достоинств разработанной системы можно отнести достаточно высокую степень достоверности расчетов (поскольку применяемые методы достаточно апробированы и в подавляющем большинстве узаконены в отраслевых документах), достаточно высокая скорость и возможность проектировочного расчета с учетом статической и усталостной прочности.

Принцип работы разработанной САПР таков:

1. деталь или узел в виде модели соответствующей CAD-системы генерируются на основе содержимого базы данных;

2. параметры объектов, формирующих узел (геометрические, прочностные, ресурсные и т.д.), могут быть увязаны друг с другом;

3. выполняется проверочный или проектировочный расчет объектов, т.е. можно определить статическую прочность или ресурс, уточнить геометрию на основе требовании к конструкции;

4. допускается выполнение проектировочного расчета как на базе аналитических (эмпирических) зависимостей, так и с помощью модуля параметрической оптимизации;

5. в ходе проектирования учитываются как характеристики изолированных объектов, так и их взаимосвязи;

6. для сформированного узла можно выполнить статический анализ пространственных размерных цепей.

В базе данных предлагаемой САПР присутствуют следующие виды объектов:

1) клиноременные передачи;

2) прямозубые, косозубые и червячные передачи;

3) валы;

4) шпоночные соединения;

5) подшипники скольжения и качения;

6) базовые детали и сборочные единицы механических прессов.

Для выполнения расчетов используется Microsoft Excel, в связи с чем не возникает необходимости в разработке специализированного интерфейса, в качестве которого используется оболочка табличного процессора. Структура рабочей книги предполагает не вмешательство конечного пользователя в ход вычислений, в связи с чем рабочая книга имеет следующую структуру (рис. 63).

Рис. 63. Структурная схема рабочей книги Microsoft Excel

Переключение между листами рабочей книги осуществляется с помощью элемента панели инструментов «Форма» - «Кнопка», с которой связывается макрос, созданный с применением встроенного редактора языка Visual Basic, перехода с одного листа на другой:

Sub Ì1()

ChDir ""

Workbooks.Open Filename:= _

"F:\*.xls"

Sheets("Исходные данные").Select

End Sub

Sub Ì2()

ChDir ""

Workbooks.Open Filename:= _

"F:\*.xls"

Sheets("Отчет").Select

End Sub