Parametric optimization of circular compensatory holes in disc milliing cutters in SOLIDWORKS SIMULATION environment (original) (raw)

2017, The Journal of Zhytomyr State Technological University. Series: Engineering

Параметрична оптимізація конструкції круглих компенсаційних отворів дискової фрези в середовищі Solidworks Simulation Робота присвячена питанням підвищення якості проектних рішень в ході автоматизації проектування конструкцій за рахунок параметричної оптимізації в середовищі SolidWorks Simulation на прикладі круглих компенсаційних отворів дискової фрези. Визначено можливість підвищення динамічної стійкості дискових фрез від дії сили різання за рахунок впливу на частоту їх власних коливань. В роботі запропоновано забезпечувати підвищення частоти власних коливань дискових фрез за допомогою виконання круглих компенсаційних отворів, конструктивні параметри котрих визначаються за результатами параметричної оптимізації в середовищі SolidWorks Simulation. Показані особливості формулювання інженерної задачі, проведені первинні статичний міцнісний та частотний аналізи, згідно яких встановлені обмеження та ціль цієї оптимізаційної задачі. Досліджено вплив відцентрових сил на власні частоти коливань фрези. Здійснено порівняльну характеристику ітеративного та прямого вирішуючого методу SolidWorks Simulation відповідно до результатів розрахунку. Оптимізаційне дослідження виконане в середовищі SolidWorks Simulation з використанням безлічі повторів (згідно плану Бокса-Бенкена), при цьому отримано оптимальні конструктивні параметри компенсаційних отворів дискової фрези для вказаних меж змінних параметрів дослідження. Здійснено аналіз впливу кількості отворів та діаметра колового масиву множини компенсаційних отворів на значення перших п'яти частот власних коливань дискової фрези. Ключові слова: параметрична оптимізація; SolidWorks Simulation; дискова фреза; частотний аналіз; міцність. Вступ. На сьогодні з урахуванням вимог до скорочення термінів проектування технологічної оснастки та інструменту та одночасними вимогами до підвищення їх якості, актуальним є питання застосування більш ефективних технологій проектування на базі використання CAD/CAE-систем [1]. Існуючі САПР надають досить великий вибір методів пошуку технічних рішень, що дозволяє на етапі проектування при недостатньо чіткому формулюванні технічної задачі проводити уточнення завдання з швидким пошуком інженерних рішень з допомогою САПР [2]. Всі існуючі САПР можна поділити на три рівні за їх функціональною повнотою: легкі, середні та важкі [2-3]. До «легких» САПР відносять T-Flex, КОМПАС-ГРАФІК, CADLT, CADMECH, SputCAD та ін., котрі використовуються для 2-D та 3-D моделювання. До «середніх» САПР належать AutoCAD, Mecanical Desktop, SolidWork, Solid Edge, T-Flex CAD 3D, PATRAN та ін. Найбільш поширеними «важкими» САПР системами є CATIA, ANSYS, PRO/ENGINEER, NX, Nastran, MECHANICA та ін. [2-3]. Модулі оптимізації конструкції присутні в більшості «середніх» та «важких» САПР, котрі використовуються в машинобудуванні. Варто зазначити, що «важкі» САПР початково були зорієнтовані на великі виробничі підприємства, хоча наразі і спостерігається їх адаптація до середніх та дрібних підприємств. Ширше використання в машинобудуванні для вирішення задач на інженерному рівні знаходять «середні» САПР. Найчастіше «важкі» САПР використовуються прикладними спеціалістами в питаннях міцності, гідро-та газодинаміки, тощо. Але, як показує огляд літературних джерел [4-7], достатньо якісне вирішення розрахункових інженерних задач загального, важкого та середнього машинобудування можливе з використанням CAE пакетів «середніх» САПР. Тому на сьогодні розвиток САПР формує чітку тенденцію переносу специфічних методик інженерного аналізу в «загальні» [6]. Так, наприклад, нелінійні статичні та динамічні задачі, імітація протікання середовища в теплових задачах можуть бути вирішені на інженерному рівні, а не тільки на рівні прикладних спеціалістів [6]. В зв'язку з цим вирішення питань підвищення якості проектних рішень при автоматизованому проектуванні виробів, за допомогою параметричної оптимізації в середовищі SolidWorks Simulation, на сьогодні є актуальним завданням.