Проектирование винтовых пружин в КОМПАС-SPRING

Ирина Николаева

Опубликовано: "САПР и Графика", N 7, 1998

Введение
Проектный расчет
Построение чертежа
Проверочный расчет
Результаты применения библиотеки КОМПАС-Spring

Введение

Еще несколько лет назад на отечественных предприятиях под автоматизацией проектно-конструкторских работ понимали создание чертежей и схем в графическом редакторе или написание документов в текстовом редакторе. Некоторые коллективы собственными силами создавали программы для проведения необходимых расчетов; распечатки результатов этих расчетов вставлялись в расчетно-пояснительную записку и использовались при выпуске документации. Такая схема автоматизации лишь незначительно сокращала время создания конструкторской документации. Основными ее преимуществами являлись высокое качество твердых копий электронных документов по сравнению с начерченными вручную документами и возможность их тиражирования без потери качества.

В настоящее время инженеры отдают предпочтение системам, реализующим комплексный подход к автоматизации проектно-конструкторских работ. Пользователи ожидают от САПР решения сразу нескольких задач, характерных для отрасли ее применения. В машиностроении это разработка конструкции, проектные и проверочные расчеты, создание и оформление документации на изделие. Чем лучше интегрированы компоненты системы, решающие каждую из этих задач, тем более эффективно ее применение.

Именно поэтому акционерное общество АСКОН наряду с чертежно-конструкторской системой КОМПАС-ГРАФИК 5 для Windows предлагает пользователям прикладные библиотеки, работающие в среде этой системы и позволяющие автоматизировать внесение в документацию стандартных изделий и обозначений, прочностной расчет распространенных конструктивных элементов (пружин, зубчатых передач) и создание документации на них.

Одна из таких библиотек — КОМПАС-Spring 5 — предназначена для выполнения проектного и проверочного расчетов цилиндрических винтовых пружин сжатия и растяжения, а также для построения их чертежей (вид, технические требования и заполнение основной надписи) в среде системы КОМПАС-ГРАФИК 5.X.

В основу программы положены методики ГОСТ 13764-86, ГОСТ 13765-86 и методики, разработанные в расчетно-вычислительном центре Специального конструкторского бюро машиностроения (г. Курган).

Подключение КОМПАС-Spring осуществляется вызовом из главного меню графического редактора соответствующей команды, а работа с библиотекой не требуют от пользователя, знакомого с КОМПАС-ГРАФИК, дополнительных навыков.

Рисунок 1. Стартовое окно библиотеки КОМПАС-Spring

После подключения библиотеки пользователь выбирает вид пружины, расчет и построение которой нужно произвести (доступны два варианта  — пружина сжатия или растяжения).

Проектный расчет

В режиме проектного расчета необходимо задать требуемые характеристики пружины — класс, разряд, материал, диаметр, величину относительного инерционного зазора, силы, величину рабочего хода, длину пружины при рабочей деформации, длину зацепов (для пружины растяжения) или число поджатых и обработанных витков (для пружины сжатия).

Рисунок 2. Ввод данных для проектного расчета

Список материалов пружины, предлагаемый пользователю, содержит материалы, рекомендованные стандартом для пружин выбранного разряда. Если пружину предполагается изготовить из другого материала, то его название и характеристики (модуль сдвига, динамическую плотность и допустимое касательное напряжение) можно добавить к существующему списку и использовать для расчета. Характеристики известных материалов, применяемых для изготовления пружин, необязательно искать в справочниках — их предоставляет система электронной Помощи.

Введенный список требуемых характеристик пружины можно сохранить в файле с тем, чтобы использовать для расчетов в последующих сеансах работы.

Рисунок 3. Ввод комментария и даты расчета при записи варианта данных

После ввода всех данных начинается расчет, в ходе которого определяется несколько (до восьми) вариантов пружин с различными диаметрами проволоки d и числом витков n, при которых выполняется условие прочности и соблюдаются либо все исходные данные, либо часть из них.

Рисунок 4. Просмотр вариантов, предложенных в результате проектного расчета пружины

В окне просмотра располагаются записи с параметрами пружин, имеющих минимальную массу. Курсор первоначально располагается на записи с параметрами варианта, в котором наиболее полно удовлетворяются предъявляемые к пружине требования. Реализованная методика расчета с избыточностью исходных данных позволяет найти оптимальный вариант параметров пружины. Пользователь может варьировать значения d и n, просматривать и распечатывать полный список рассчитанных параметров по каждому варианту.

Рисунок 5. Подробный просмотр параметров выбранного варианта пружины

По окончании расчета можно перейти в режим вычерчивания изображения спроектированной пружины.

Построение чертежа

Построение чертежа пружины происходит автоматически. От пользователя требуется создать новый лист чертежа КОМПАС-ГРАФИК (система размещает изображение пружины в активном документе) и обратиться к команде построения. Библиотека создает новый вид (с именем Вид пружины сбоку и сверху), на котором будут немедленно отражаться все изменения параметров создаваемого чертежа (масштаб, ориентация, размеры, диаграммы, типы зацепов пружины растяжения).

Диалоговое окно Построение пружины растяжения позволяет установить требуемые параметры отрисовки пружины. Возможна отрисовка пружины в различных масштабах, с размерами или без них. Если на чертеже проставляются размеры, возможно построение диаграммы деформаций. Пользователь указывает группы точности геометрических параметров, сил и деформаций, способы задания допусков (на усилия или на деформации) и тип диаграммы.

Рисунок 6. Настройка параметров выполнения чертежа пружины

Для пружины растяжения можно выбрать тип и ориентацию зацепов (комбинация типов и ориентаций правого и левого зацепов может быть любой), задать их геометрические характеристики.

Рисунок 7. Типы зацепов пружины растяжения

Геометрические характеристики зацепа подбираются автоматически в зависимости от его типа, длины и диаметра пружины, однако любая из них может быть изменена пользователем. При редактировании характеристик зацепа происходит динамическое перестроение его изображения, так что внесенные изменения можно оценить визуально.

Рисунок 8. Динамическое редактирование геометрических характеристик зацепа

Если пружина отрисовывается с размерами и диаграммой, то после завершения процесса построения кроме вида будут заполнены технические требования и основная надпись чертежа (материал, масса и масштаб). Содержание технических требований определяется текстовым файлом, находящимся в каталоге библиотеки. При необходимости этот файл можно откорректировать, например, изменить формулировки, расположение пунктов или добавить новые требования.

Рисунок 9. Автоматически созданный рабочий чертеж пружины

Проверочный расчет

Библиотека КОМПАС-Spring позволяет произвести проверочный расчет спроектированных ранее пружин сжатия и растяжения.

Войдя в режим проверочного расчета, пользователь вводит известные характеристики пружины — класс, разряд, материал, диаметры пружины и проволоки, число витков и прочее.

Введенный список известных характеристик пружины можно сохранить в файле так же, как список требуемых характеристик при проектном расчете.

После выполнения расчета его результаты можно просмотреть и распечатать.

Рисунок 10. Просмотр результатов проверочного расчета

После просмотра результатов расчета можно, варьируя расчетные значения деформации, силы или длины пружины, визуально контролировать изменения их взаимосвязанных значений по построенной диаграмме. При изменении расчетных значений в полях соответствующего диалога происходит динамическое перестроение диаграммы.

Рисунок 11. Визуальное тестирование диаграммы

Результаты применения библиотеки КОМПАС-Spring

По отзывам пользователей, применение библиотеки КОМПАС-Spring приводит к сокращению времени проектирования цилиндрических винтовых пружин в 15-20 раз. Достаточно сказать, что на проектирование одной пружины, начиная от ввода требуемых характеристик и заканчивая распечаткой ее рабочего чертежа, конструктор затрачивает меньше часа. При этом результаты расчета характеризуются высокой степенью достоверности, а оформление документации полностью соответствует требованиям ЕСКД.