Застосування CAD/CAE-системи Solidworks у задачах аналізу міцності деталей верстатних пристосувань

Abstract

The strength of parts is a critically important characteristic of the design of Clamping Fixtures. Calculating the strength of parts of Clamping Fixtures is necessary both when designing new structures and when checking existing ones. Traditional calculation methods, such as nominal stress calculation, although easy to use, have low accuracy. This creates a need for more accurate and efficient strength analysis methods. Modern CAD/CAE systems, in particular SolidWorks with the Simulation application, provide powerful tools for engineering calculations and finite element modeling. The algorithm of static calculation presented in the article on the example of the "Grip" part demonstrates the sequence of actions during strength analysis in the SolidWorks environment. This algorithm includes creation of a 3D model, generation of a finite-element mesh, material selection, determination of anchoring and loading conditions, calculation and analysis of results. An important stage of the analysis is the choice of the material of the part. At the same time, it should be taken into account that the databases of foreign CAD/CAE systems may not contain some domestic materials, which requires the selection of analogues with similar characteristics. The system allows you to visualize the results of calculations in the form of colored diagrams of stress and strain distribution. This greatly facilitates the analysis and interpretation of the results, allowing the critical areas of the structure to be quickly identified. The use of CAD/CAE systems for strength analysis of machine tool parts has a number of advantages compared to traditional methods. It increases the accuracy of calculations, reduces the time for their implementation, allows you to easily make changes to the design and instantly assess their impact on the strength of the part. The proposed method allows you to carry out both design and verification calculations of details of Clamping Fixtures. This makes it a versatile tool for structural engineers. The implementation of such strength analysis methods is particularly relevant both for the educational process and for real production. In terms of training, it allows students to gain practical skills in working with modern engineering systems. In production, it helps to improve the quality of design, reduce the number of errors and optimize structures.

Міцність деталей є критично важливою характеристикою конструкції верстатних пристосувань. Розрахунок на міцність деталей верстаних пристосувань необхідний як при проєктуванні нових конструкцій, так і при перевірці тих, що існують. Традиційні методи розрахунку, такі як розрахунок за номінальними напруженнями, хоча і прості у використанні, проте мають низьку точність. Це створює потребу в більш точних й ефективних методах аналізу міцності. Сучасні CAD/CAE-системи, зокрема SolidWorks з додатком Simulation, надають потужні інструменти для проведення інженерних розрахунків та моделювання методом скінченних елементів. Представлений у статті алгоритм проведення статичного розрахунку на прикладі деталі \"Прихват\" демонструє послідовність дій під час аналізу міцності в середовищі SolidWorks. Цей алгоритм містить створення 3D-моделі, генерацію кінцево-елементної сітки, вибір матеріалу, визначення умов закріплення та навантаження, проведення розрахунку та аналіз результатів. Важливим етапом аналізу є вибір матеріалу деталі. При цьому варто враховувати, що бази даних іноземних CAD/CAE-систем можуть не містити деяких вітчизняних матеріалів, що вимагає вибору аналогів з подібними характеристиками. Система дозволяє візуалізувати результати розрахунків у вигляді кольорових схем розподілу напружень та деформацій. Це значно полегшує аналіз та інтерпретацію результатів, дозволяючи швидко виявляти критичні зони конструкції. Використання CAD/CAE-систем для аналізу міцності деталей верстатних пристосувань має низку переваг порівняно з традиційними методами. Воно підвищує точність розрахунків, скорочує час на проведення, дозволяє легко вносити зміни в конструкцію та миттєво оцінювати їхній вплив на міцність деталі. Запропонований метод дозволяє проводити як проєктні, так і перевірні розрахунки деталей верстатних пристосувань. Це робить його універсальним інструментом для інженерів-конструкторів. Упровадження таких методів аналізу міцності є особливо актуальним як для навчального процесу, так і для реального виробництва. В умовах навчання це дозволяє студентам отримати практичні навички роботи з сучасними інженерними системами. На виробництві це сприяє підвищенню якості проєктування, зменшенню кількості помилок та оптимізації конструкцій.