Пышняк Валерий Васильевич,
инженер-конструктор,
г.Краматорск, Украина.
E-mail: vasylich@mail.ru
На нашем предприятии широко применяются кулачковые станки-автоматы. Подачей револьверной головки, на которой крепятся инструменты, управляет кулачек. А поскольку детали изготавливаются массово, каждая секунда, сэкономленная при обработке детали, на вес золота. Спроектировать кулачок оптимальной формы вручную – задача сложная. При этом масса времени уходит на то, чтобы проанализировать влияние изменения формы кулачка на процесс обработки. В этом практикуме я опишу свой опыт моделирования и анализа работы кулачкового механизма станка-автомата.
1. Создаем сборку и накладываем на нее все зависимости, кроме непосредственно «качения» ролика по поверхности кулачка (рис. 1). Красными стрелками показаны степени свободы, которыми обладает механизм.
Рисунок 1 Кулачковый механизм: Розовый цвет - неподвижная станина; Серый цвет - вращающийся кулачек; Зеленый цвет – рычаг (толкатель) с роликом синего цвета, который обкатывает кулачек; Черный – звено механизма, движение которого определяется формой кулачка
2. Переходим в среду Dynamic Simulation. Для этого выбираем команду Applications-Dynamic Simulation (рис. 2).
Рисунок 2 - Переход в среду Dynamic Simulation
3. Указываем направление действия силы тяжести:
• в браузере открываем вкладку External Loads;
• щелкаем правой кнопкой мыши по кнопке
Gravity, из выпадающего меню выбираем Define Gravity;• указываем вертикальное ребро неподвижной детали, определив при этом направление действия силы тяжести.
4. Накладываем на механизм шарнирную зависимость Sl Cylinder Curve (рис. 3):
• на панели Dynamic Simulation
выбираем команду Insert Joint;a) Curve: выбираем для Loop боковую поверхность кулачка (желтая на рисунке 3), для Edge – ребро кулачка (красное на рисунке 3);
b) Cylinder: выбираем для Cylinder поверхность ролика (которой он обкатывает кулачок), для Origin – ребро на поверхности качения ролика.
Рисунок 3 - Наложение шарнирной зависимости Sl Cylinder Curve
5. Задаем частоту вращения кулачка:
• Вызываем окно редактирования шарнирной зависимости вращения (рис. 4) – правый щелчок по зависимости и жмем Properties
Рисунок 4 - Вызов свойств шарнирной зависимости вращения
• В открывшемся диалоговом окне переходим на вкладку dof 1(R) (рис. 5), жмем кнопку Edit imposed motion
, ставим галочку Enable imposed motion, значение параметра Velocity
устанавливаем равным угловой скорости кулачка (согласно стандартного
ряда частот нашего станка один оборот происходит за 62,3с = 1,038
об/мин знак «-» указывает на обратное направление вращения
кулачка). Подтверждаем сделанные изменения нажатием кнопки ОК.
Рисунок 5 - Вкладка dof 1 (R)
6. Для моделирования работы механизма воспользуемся командой
Dynamic Part Motion панели Dynamic Simulation. Механизм заработает.7. Для получения графика (перемещений, скоростей, и т.д.) зададим значения Final time (время моделирования) равным 62,3с, а Images (число итераций) 500. Для старта просчета графика выполним команду
Run or replay simulation, щелкнув по соответствующей кнопке панели Simulation Panel (рис. 6).
Рисунок 6 - Панель инструментов Simulation Panel
Следующий шаг -
Output Grapher. В окне Dynamic Simulation-Output Grapher (рис. 7) нужно выбрать значения, которые необходимо проанализировать.Результаты анализа можно экспортировать для дальнейшей проработки в Microsoft Excel.
Рисунок 7 – Динамический анализ механизма с помощью графиков
Теперь можно быть уверенным в том, что отдача от кулачковых станков-автоматов будет максимальной. Благодаря Autodesk Inventor проектирование кулачка для изготовления новых изделий превратилось из утомительной рутинной работы в увлекательный творческий процесс. Вероятность допустить ошибку снизилась в несколько раз, а время разработки кулачка сократилось минимум в два раза.