17 Применение SOLID WORKS для создания трёхмерной твердотельной модели детали «вал-шестерня»
На сегодняшний день процесс компьютерного проектирования может быть реализован посредством обширного количества программ для 2D и 3D моделирования, которые по мнению аналитиков классифицируются как легкие (AutoCad, Bricscad, Компас, AutoCad Inventor и пр.), средние (ADEM, T-Flex, Solid Works) и тяжёлые (Catia, Pro\Engineer, Unigraphics NX) САПР. Однако практически все 3D САПР имеют общую структурную оболочку интерфейсов построения и управления используемую в ходе создания нового изделия.
SolidWorks представляет собой пакет прикладных программ образующих систему автоматизированного проектирования деталей и сборок любой сложности и назначения. Данная программа обеспечивает проектирование изделий с учётом специфики их изготовления (листовой материал, оснастки, сварные конструкции…), оформление чертежей в соответствии с ЕСКД, а также включает: экспертные системы проектирования; работу с данными 3D сканирования; создание интерактивной документации; проектирование трубопроводов и электрожгутов; анализ размерных цепей; анализ технологичности; библиотеки стандартных изделий ГОСТ, DIN, ISO и др.
SolidWorks Simulation Premium позволяет проводить расчет изделий на прочность в линейном и нелинейном приближении, частотный анализ, устойчивость, усталостные расчеты, имитация падения, тепловые расчеты. Может быть реализована линейная и нелинейная динамика деформируемых систем. Расчет многослойных композиционных оболочек. Динамический анализ механизмов.
В данной работе рассмотрен принцип построения трёхмерной твердотельной модели детали «Корпус насоса», применяемой в качестве входного звена многоступенчатой зубчатой передачи привода.
17.1 Моделирование корпусной детали «Корпус насоса» в среде Solid Works
Порядок создания трёхмерной модели корпусной детали «Корпус насоса» будет описан с помощью поясняющих рисунков (скриншотов экрана во время проектирования). Моделирование осуществлялось в среде программного продукта Solid Works Premium 2014 (рисунок 1).
Рисунок 1 – Окно загрузки Solid Works Premium 2014
Деталь «Корпус насоса» представляет собой литую корпусную деталь сложной конфигурации с большим количеством сквозных и глухих отверстий смещённых относительно главной геометрической оси в том числе выполненных под углом 30 градусов и по винтовой линии. На внешней поверхности корпуса имеются переходные технологические радиусы и уклоны. Под углом 90 градусов к главной оптической оси расположены два фланца с двумя резьбовыми отверстиями для крепления корпуса насоса к раме кузова автомобиля.
Процесс проектирования начинается с выбора технологии проектирования: вращение 2D-эскиза по круговой траектории. Таким образом, получаем основные контуры тела заданной конфигурации. Поэтапное создание тела вращения показано на рисунках 2 – 7.
Перед началом проектирования задаём шаблона файла построения (рисунок 2).
На первом этапе в меню «Элементы» осуществляем выбор способа построения очертаний корпуса насоса через опцию «Повёрнутая бобышка/основание». Поскольку корпуса насоса представляет собой тело вращения, целесообразно осуществить поворот плоского 2D контура эскиза вокруг главной оси (рисунок 3).
Рисунок 3 – Выбор метода построения 3D поверхности |
|
Рисунок 4 – Выбор первоначальной плоскости эскиза (справа)Далее выбираем плоскость наилучшего отображения сечения детали, в нашем случае – это плоскость «Спереди» (рисунок 4). В окне «Эскиз» осуществляем прорисовку внешних и внутренних контуров будущей детали в соответствии с заданными размерами по чертежу. Эскиз считается полностью «определённым» если все линии становятся чёрного цвета (рисунок 5).
Рисунок 5 – Построение эскиза бокового контура детали и определяющие размеры
Относительно оси симметрии поворачиваем прорисованный контур детали и получаем замкнутую цилиндрическую втулку (рисунок 6).
Для построения боковых фланцев от поверхности базового торца диаметром 73 мм вытягиваем две бобышки шириной 41 мм, длиной 21 мм и высотой 20 мм (рисунок 7).
Далее на этих фланцах сверлим два глухих резьбовых отверстия М12 и глубиной 24/34 мм для крепления насоса к монтажному основанию (рисунок 8).
На внутреннем уступе Æ63 мм базового торца – общая плоскость для построения эскиза, последовательно выполняем три группы отверстий: 2 базовых отверстия Æ5 и глубиной 18 мм в горизонтальной плоскости; 2 паза 11×20 мм и глубиной 4 мм в горизонтальной плоскости по оси Y; 2 резьбовых отверстия М10×1,25-17/24 мм под углом 50° к вертикальной оси Z (рисунок 9).
Рисунок 6 – Построение объёмного тела боковых стенок
Рисунок 7 – Построение объёмного тела передней и задней стенок
Рисунок 8 – Сверление двух отверстий на фланце
Рисунок 9 – Сверление четырёх отверстий и двух пазов на торце
Для построения двух сквозных отверстий Æ3 мм на внутреннем торце Æ30 мм расположенных под углом 30° к оси Y, необходимо предварительно ввести вспомогательную «Плоскость 1» для построения эскиза (рисунок 11). Положение указанной плоскости под углом 30° определяет ось 2 проходящая вдоль оси Z и коллинеарная нижней боковой грани одного из фланцев, и плоскость «Сверху» (рисунок 10).
Рисунок 10 – Задание положения вспомогательной плоскости 1
Рисунок 11 – Сверление отверстия под углом
Для упрощения построения второго наклонного отверстия целесообразно выполнить зеркальное отражение первого ранее построенного отверстия Æ3 мм относительно плоскости «Справа» (рисунок 12).
Рисунок 12 – Отражение просверленного отверстия относительно вертикальной плоскости
Выполним построение перпендикулярного сквозного отверстия Æ3 мм (для смазки уплотнительной манжеты). Для плоскости эскиза выбираем внутренний диаметр Æ44 мм и задаём положение оси отверстия на расстоянии 33 мм от нижнего торца корпуса (рисунок 13).
Рисунок 13 – Построение бокового перпендикулярного отверстия
Одним из сложных элементов построения является формирование правосторонней винтовой канавки для подачи смазки в подшипник скольжения. Выбираем элемент построения «Вырез по траектории» – для реализации строится два эскиза: первый «спираль» определяющей шаг винтовой линии 17 мм на диаметре Æ12 мм и второй эскиз задаёт геометрические параметры сферического профиля канавки шириной R1 мм, глубиной 0,8 мм (рисунок 14).
Рисунок 14 – Построение винтовой канавки
Согласно требованиям исходного чертежа, материалом корпуса насоса является чугун. В «дереве конструирования» находим раздел «Редактирование материала» и в открытой вкладке последовательно выбираем: Черные металлы/чугун/СЧ20 ГОСТ 1412-85 (рисунок 15).
Рисунок 15 – Выбор и назначение материала для корпуса насоса
Согласно исходному заданию на конечном этапе осуществим сохранение построенной модели во внешнем файле формата *.dwg (рисунок 16). Для этого последовательно выполняем команды в основном меню: «Файл» / «Сохранить как…», задаём «Имя файла» и выбираем «Тип файла». В дополнительном меню осуществляем оптимальную настройку параметров отображения: изометрия, триметрия и диметрия (рисунки 17).
Рисунок 16 – Последовательность действий при сохранении модели в другом формате и оптимизация параметров экспорта
Рисунок 17 – Предварительный просмотр детали перед сохранением файла в *.dwg формате
Основные порталы (построено редакторами)