Автоматизация определения размеров плоской заготовки при изготовлении деталей типа тел вращения из листового металла формообразующими операциями, страница 2

Сущность этого способа заключается в следующем:

1. Линию контура детали по средней линии разбивают на отдельные участки (1.2.), преимущественном на прямые отрезки и части окружности. Криволинейные участки разбивают на отдельные небольшие отрезки, близкие к прямой.

                       

Рис. 1.2. к определению диаметра заготовки графо-аналитическим             способом

2. Центр тяжести каждого участка отмечают точкой. Для прямых участков центр тяжести расположен по середине. Для частей окружности положение центра тяжести находится в зависимости от величины центрального угла.

3.  Определяют длину участка образующей : для прямых участков- по чертежу, а для дуг- как для части окружности или по табл. 37 и 38 /1/.

4.  Перемножают  длины участков l и радиусы центров тяжести отрезков r, суммируют и находят

 ∑ ℓ*r = ℓ * r + ℓ * r +....+ ℓ * r                    (1.4.)

5.   По величине Σℓ*r находят искомый диаметр плоской заготовки согласно формуле (1.3.).

Рассмотренный способ определения диаметра плоской заготовки для вытяжки трудоемок и требует как графических построений, так и значительных расчетных операций. Поэтому, с целью значительного сокращения времени проектирования технологических процессов листовой штамповки, разработана система кодирования чертежа штамповки после формообразующих операций и алгоритм расчета, которые максимально упростят работу по определению диаметра исходной плоской заготовки с помощью ЭВМ.

2. Алгоритм и программа определения диаметра

заготовки

2.1. Кодирование чертежа детали

Для кодирования рассматривают контур детали в плоскости сечения, проходящей через ее ось ( рис. 2.1.а). на половине осевого сечения детали проводят оси Х и У таким образом, чтобы ось Х совпадала с осью детали, а ось У примыкала к донной части ( 2.1.б). система кодирования предусматривает следующие построения ( рис. 2.1.).

Прямолинейные участки контура продолжают до пересечения друг с другом. Точка пересечения (узловым точкам) присваивают номера от 0 до m . Точка i=0 совпадает с началом координат, а с i=m с концом контура.

Для каждой узловой точки определяют координаты по осям Х и У и соответствующие радиусы сопряжения прямолинейных участков контура, используя размеры, указанные на чертеже детали. Если  при последовательном обходе контура от i=0 до i=m встречаются радиусы сопряжения r  с координатами центра, лежащими с внешней стороны детали, то их значения принимаются со знаком минус. При отсутствии сопряжения по радиусу r  -  принимают равным 0.

Рис. 2.1. Схема координирования чертежа детали

Итак, геометрический образ детали, получаемых вытяжкой, описываются последовательностью чисел х , у , и r  , номера которых соответствуют номерам встречи с этими точками при обходе половины контура детали по часовой стрелке.

2.2. Методика аналитического расчета диаметра заготовки

Известно, что определение размеров заготовки для вытяжки производится по равенству площадей поверхности заготовки и готовой детали. Следовательно задача сводится к установлению геометрических соотношений, обеспечивающих расчет площади поверхности детали типа вращения произвольной формы. Площадь поверхности тела вращения, образованного кривой произвольной формы при вращении ее вокруг оси, находящейся в той же плоскости, равна произведению длины образующей на путь ее центра тяжести.

Исходя из разработанной системы координирования чертежа детали, необходимо определить длины прямолинейных участков контура и длины дуг их сопрягающих, а также установить расстояние от оси ”х” до их центров тяжести.

Последовательность расчета включает следующие этапы:

- определение направляющих косинусов прямолинейных участков

контура  αi и βi в принятой системе координат;

- определение координат центров радиусов округления контура ;

- определения координат точек сопряжения радиусов округления и прямолинейных участков контура;

- определение длин дуг сопряжения и прямолинейных участков;

- определение центров тяжести дуг и прямолинейных  участков;

- определение диаметра заготовки.

На рис. 2.2. предоставлена схема к аналитическому определению направляющих косинусов.

Рис. 2.2. К определению направляющих косинусов

Ниже приведены формулы для определения направляющих косинусов αi  и  βi

                                                                              ( 2.1.)

Координаты центров радиусов закруглений можно выразить через значение размеров, координаты узловых точек и направляющие косинусы, примыкающих к данной узловой точке прямолинейных участков         (рис. 2.3.).

Здесь и далее использованы известные соотношения геометрии на плоскости /2/.

Рис. 2.3. К определению центров радиусов закругления.

Определение центров радиусов закруглений  х  и  у   производится согласно формулам

                                                                                        (2.2.)

На рис. 2.4. представлена схема к определению координат х  ,  у  ; х  , у  Координаты точек сопряжения радиусов закруглений и прямолинейных участков определяются по формулам                                          

                                                       ( 2.3.)

Рис. 2.4. К определению координат точек сопряжения радиусов закругления и прямолинейных участков контура

На рис. 2.5. и 2.6. представлены схемы к аналитическому определению длин дуг сопряжения и координаты их центров тяжести

Рис. 2.5. К определению длин дуг

Ниже приведены формулы для определения ℓi  , γi , mi  (см. рис. 2.5.)

                           (2.4)

Рис. 2.6. К определению координат центра тяжести дуг

Координаты центров тяжести дуг сопряжения х  , у  находим по координатам узловых точек х  , у  , координатам центра радиуса закругления х  , у  и расстояние центра радиуса закругления до центра тяжести дуги ОS (рис. 2.6.).