Данилов Ю., Артамонов И. Практическое использование NX

Подождите немного. Документ загружается.

131

NX Глава 5 Работа с листовым металлом

дель из другой CAD системы. Для этих целей в модуле есть два инструмента – Листовой ме-

талл из тела (Sheetmetal from Solid) и Преобразовать в листовой металл (Convert to

Sheetmetal). Рассмотрим на примере один из них, а также другие инструменты редактиро-

вания:

• Откройте в NX модель Solid.prt из папки ch5.

• Эта твердотельная модель не содержит истории построения, и нам необходимо получить на

её основе аналогичную модель из листового металла. На панели инструментов NX Листо-

вой металл вызовите команду Листовой металл из тела.

• Для преобразования модели необходимо указать грани, которые будут формировать стенки

листовой детали и места сгибов. Укажите две смежные грани, как показано на рис. 5.28. На

пограничном ребре между гранями будет вставлен сгиб с параметрами, взятыми из настроек

моделей (при необходимости их можно переопределить локально).

• Выберите одну из боковых граней, смежную с предыдущими двумя. При таком выборе воз-

никнет неоднозначность в определении места сгиба, так как возможны два варианта. Для

того чтобы определить однозначно ребро, которое будет заменено на сгиб, в диалоге ко-

манды нажмите на кнопку Выбрать ребро сгиба (Select Bend Edge) и укажите одно из

ребер между боковой гранью и двумя другими. Второе ребро в новой модели будет убрано

– то есть по этому месту будет сделан разрыв.

• Нажмите кнопку Выберите грани фланца (Select Web Face) и укажите вторую боковую

грань. После этого для этой грани также укажите место создания сгиба, аналогично первой

боковой грани (рис. 5.29). Затем завершите преобразования нажатием кнопки ОК в диало-

ге команды.

• Скройте исходное тело и убедитесь, что результирующая модель содержит выбранные грани

Рисунок 5.29. Назначение места гиба

132

Глава 5. Работа с листовым металлом NX

и места сгиба расположены в назначенных местах.

Когда необходимо создать модель из листового металла со сложной геометрией, то зача-

стую эффективнее использовать операцию преобразования твердотельной модели в модель

из листового металла, вместо того чтобы изначально строить модель, комбинируя различные

типы фланцев и вырезов. Но при этом необходимо учитывать то, что операция преобразова-

ния создает модель, используя исходное тело как внутренний контур, то есть толщина листа

откладывается от исходных граней наружу. Поэтому при моделировании исходного тела не-

обходимо вводить поправку на предполагаемую толщину листа металла.

Отредактируем полученную модель. После операции преобразования в дереве постро-

ения содержится всего лишь один элемент, представляющий модель из листового металла.

Следовательно, редактировать отдельные элементы модели напрямую в истории построения

не получится. Для такого случая, а также для локального изменения свойств материала и ра-

диуса сгиба необходимо использовать специализированные команды.

• Измените радиусы сгибов, заданные по умолчанию. На инструментальной панели нажмите

кнопку команды Изменить радиус сгиба (Resize Bend Radius) и укажите три грани сги-

ба, которые надо изменить (рис. 5.30).

Тип модификации радиусов определяется выпадающим списком в начале диалога. Значе-

ние Фиксированная длина свертки (Fixed Folded Length) задает такой тип модификации

радиуса сгиба, при котором общая длина сгиба и сопряженных стенок остаются постоянными

для свернутого состояния детали. Второе значение задает постоянство длины сгиба и смеж-

ных стенок для развертки детали.

• Выберите фиксацию длины развертки, увеличьте значение радиуса и укажите грань основа-

ния как неподвижную, после чего нажмите ОК для завершения команды.

Рисунок 5.30. Модификация радиусов фланцев

133

NX Глава 5 Работа с листовым металлом

Аналогичным образом работа-

ют команды Изменить угол сгиба

(Resize Bend Angle) и Изменить

коэффициент нейтрали (Resize

Neutral Factor). Изменение коэф-

фициента нейтрали влияет на точ-

ность создания развертки, поэтому

видимых модификаций исходного

состояния модели не происходит.

• Поменяйте тип выреза на углах

модели в местах, где пересека-

ются поверхности сгиба. Для это-

го воспользуйтесь командой За-

крытый угол (Closed Corner)

на инструментальной панели Ли-

стовой металл NX.

• Укажите две или более пересекающиеся поверхности сгиба в углу и в выпадающем списке

Тип (Type) выберите подходящий вырез. В зависимости от выбранного типа будут отобра-

жены связанные с ним параметры, которые необходимо адаптировать.

• Нажмите ОК для завершения команды (рис. 5.31). В случае когда необходимо модифициро-

вать угол стыка трех сгибов, необходимо воспользоваться командой Угол с тремя сгибами

(Three Bend Corner).

Кроме изменения поверхностей сгибов и вырезов на углах, часто бывает необходимо мо-

дифицировать стенки фланцев, и не всегда это можно сделать только изменением угла накло-

на и высоты. Среди «семейства» команд по построению фланцев в инструментальной панели

Рисунок 5.31. Модификация выреза на углах

Рисунок 5.32. Создание сгиба

134

Глава 5. Работа с листовым металлом NX

Листовой металл NX осталось две команды – Сгиб (Bend) и Ступенька (Jog), которые по

сути не строят сам конструктивный элемент, а видоизменяют существующий. Рассмотрим эти

команды на примере.

• Зайдите в настройки слоёв Формат > Настройки слоя и сделайте слой номер 7 видимым

и выбираемым. На нем расположена прямая, лежащая на задней стеке модели. Используем

эту прямую для создания сгиба.

• Вызовите команду Сгиб из инструментальной панели и в качестве входных данных укажите

прямую на задней стенке

• На вкладке Свойства сгиба (Bend Properties) задайте желаемые параметры и завершите

построение нажатием кнопки ОК (рис. 5.32).

Обратите внимание, что построенный элемент и похож на то, что строит команда Фланец

(Flange), но на самом деле это модификация фланца, так как в случае со сгибом отсутству-

ет возможность управлять длиной отогнутой части. Команда Ступенька по смыслу и задава-

емым параметрам практически совпадает со Сгибом, разница есть только в конфигурации

получаемого элемента построения.

АНАЛИЗ ФОРМУЕМОСТИ И СЛОЖНЫЕ РАЗВЕРТКИ

Создание деталей из листового металла сопряжено с большими пластическими деформа-

циями, которые, в свою очередь, являются причиной ряда нежелательных явлений, искажа-

ющих геометрию детали. Так, например, при глубокой вытяжке металла происходит локаль-

ное утончение листа, а в некоторых случаях и возможно появление разрыва. Помимо это-

го, из-за возникающего эффекта пружинения конечная геометрия детали может существен-

но отличаться от расчетной. Для того чтобы максимально учесть эти негативные факторы, не-

обходимо использовать средства анализа, позволяющие оценить поведение модели при её

изготовлении. Одно из таких средств реализовано в виде инструмента Анализ формуемо-

сти – одношаговый (Analyze Formability – One-step). Этот инструмент использует сред-

ства конечно-элементого анализа для создания разверток сложных моделей, которые не мо-

гут быть сделаны средствами модуля Листовой металл NX. Помимо получения развертки,

результатами работы инструмента является анализ напряженного состояния детали, утонче-

ния стенок и пружинения, возникающих при изготовлении детали. Рассмотрим на примере

детали работу команды Анализ формуемости.

• Из папки ch5 откройте в NX7.5 модель OneStep.prt. Деталь представляет собой листовое

тело, без истории построения, полученное глубокой вытяжкой.

• Для проведение анализа построим срединную поверхность между стенками модели. Это не

является обязательным, но помогает повысить точность получаемого результата. Выбери-

те пункт главного меню Вставить > Поверхность > Срединная поверхность > Смеще-

ние (Insert > Surface > Midsurface > Offset).

• В появившемся диалоге в качестве первого шага укажите тело, которое необходимо обра-

ботать, а вторым шагом укажите плоскую грань модели. От этой грани будет откладывать-

135

NX Глава 5 Работа с листовым металлом

ся срединная поверхность на расстоянии в процентах от толщины, задаваемых параметром

Положение срединной поверхности (Midsurface Position). Задайте этот параметр

равным 50 и нажмите ОК в диалоге (рис. 5.33).

• Через пункт главного меню Анализ > Анализ формуемости – одношаговый (Analysis

> Analyze Formability-One) вызовите диалог анализа.

• В выпадающем списке Тип (Type) выберите значение Расширенная форма (Advanced

Unform).

Этот тип анализа самый полный из имеющихся в списке, оставшиеся два являются более

Рисунок 5.34. Выбор граней для анализа

Рисунок 5.33. Создание срединной поврехности

136

Глава 5. Работа с листовым металлом NX

упрощенными с точки зрения количества задаваемых данных и получаемого результата. При

выполнении анализа Полная форма (Entire Unform) производится расчет развертки всей

модели, но не учитываются пружинение и ряд других факторов. Промежуточная форма

(Intermediate Unform) анализа служит для частичной развертки модели, когда необходимо

отработать этапы формирования детали.

• В инструментальной панели выбора установите в выпадающем списке правил выбора значе-

ние Грани тела (Body Faces) и выберите одну из граней полученной срединной поверхно-

сти.

• В блоке диалога задания граничных условий (Boundary Conditions) выберите тип ограни-

чения Кривая по кривой (Curve along curves) и укажите прямую кромку срединной по-

верхности. Эта кривая будет сохранять позицию при построении развернутой формы (рис.

5.34).

• Разверните блок диалога Расширенные ограничения (Advanced Constraints) и в вы-

падающем списке Тип детали(Part Type) установите значение с переходом (With

Addendum) – это означает наличие переходной поверхности у штампуемой детали.

• Затем задайте прижимную поверхность. Для этого нажмите кнопку Область прижи-

ма (Binder Region),выберите на инструментальной панели правило выбора Одиночная

грань (Single Face) и последовательно выберите все поверхности по внешнему периметру

модели.

Для окончательного задания условия прижима необходимо ввести величины давления и

силы трения. Эти величины подбираются исходя их технологических соображений, и в данном

примере оставим их значения по умолчанию.

Рисунок 5.35. Задание зажима

137

NX Глава 5 Работа с листовым металлом

• В блоке диалога Направление вытягивания (Draw Direction) укажите вектор вдоль оси

Z – то есть в каком направлении штамп будет двигаться при получении детали из заготовки

(рис. 5.35).

• В разделе Толщина (Thickness) введите значение толщины исходной детали, с которой де-

лалась срединная поверхность.

• В разделе Материалы выберите какой-нибудь металл (эти материалы берутся из библиоте-

ки материалов NX).

Для просмотра и изменения параметров материала можно воспользоваться блоком диа-

лога Настройки (Settings). Это позволяет модифицировать свойства конкретного материа-

ла локально, не редактируя библиотеку материалов.

• Разверните блок Вычисления (Calculations). Здесь необходимо задать размер элемента

сетки, на которую будет разбита исследуемая поверхность для проведения анализа.

В данном случае можно принять значение, предложенное системой, но при работе над ре-

альными моделями надо подбирать это значение, исходя из критериев точности и времени

расчета. Как и в любом другом конечно-элементном анализе, чем меньше размер элемента,

тем точнее результат и тем дольше время расчета. С другой стороны, эта зависимость не ли-

нейная, поэтому надо задаваться какой-то разумной точностью, исходя из требований про-

изводства, и итеративно подбирать значение величины элемента.

• Нажмите кнопку создания сетки (Mesh) и после разбиения нажмите кнопку Проверка

качества сетки (Mesh Quality Check).

Если проверка прошла успешно, то можно приступать к расчету. Если при проверке были

выявлены какие-то проблемы, то необходимо их устранить, иначе результаты расчета будут

некорректными. Исправить проблемы генерации сетки можно, изменив размер элемента сет-

Рисунок 5.36. Разбиение сетки

138

Глава 5. Работа с листовым металлом NX

ки в меньшую сторону или редактированием геометрии, а именно проблемного места (рис.

5.36).

• Для начала расчета нажмите кнопку запуска решателя Вычисление (Calculation). После

окончания расчета будет нарисован контур развернутой детали и загружены данные о на-

пряжениях, толщинах и пружинении.

• С помощью кнопок управления результатами в блоке Отображение результатов (Results

Display) просмотрите полученный результат расчета (рис. 5.37).

Кнопки имеют следующее функциональное назначение:

Показать толщину (Display Thickness) – показывает утончение стенок детали при штам-

повке.

Показать напряжение (Display Stress) – отображает напряжение, которое должно дей-

ствовать на заготовку для получения заданной формы.

Показать деформацию (Display Strain) – показывает относительную деформацию меж-

ду исходным состоянием и конечным.

Показать пружинение (Display Springback) – отображает конечную форму модели с

учетом эффекта пружинения.

Выходное фасетное тело пружинения (Output Springback Facet Body) – формиру-

ет фасетное тело, представляющее форму модели с пружинением, и сохраняет его в модели.

Полученое тело даёт представление о том, какую форму примет деталь после снятия нагруз-

ки. Это позволяет оценить, насколько надо скорректировать параметры модели, чтобы была

получена желаемая форма с учетом эффекта пружинения.

Показать форму шаблона развертки (Display Flatten shape) – отображает конечно-

элементное представление развертки.

Создать профиль (Create Profile) – создает в модели профиль (контур) развертки.

Отчет (Report) – формирует отчет о результатах анализа на базе шаблона.

Проведенный анализ добавляется в дерево построения модели, и при сохранении все па-

раметры проведённого анализа будут также сохранены. Поэтому при каких-то изменени-

ях исходной геометрии модели можно открыть этот объект анализа и пересчитать конечно-

элементную сетку и результаты. Рассмотренный функционал расчета и анализа создания мо-

дели из листового металла позволяет учитывать в процессе проектирования технологические

Рисунок 5.37. Результаты анализа

139

NX Глава 5 Работа с листовым металлом

и прочностные свойства материала, что дает возможность проектировать деталь, максималь-

но приближенную к тому, что будет получено в металле.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПОСТРОЕНИЯ

Помимо рассмотренных команд построения и изменения элементов моделей из листово-

го металла, в модуле NX есть ряд команд из модуля твердотельного моделирования, кото-

рые «совместимы» с листовым металлом. Это команды, представленные на инструментальной

панели Элемент в модуле Листовой металл NX. Рассмотрим некоторые из них на примере.

• Откройте модель smd.9 из папки ch5 и активируйте приложение Листовой металл NX.

• Создадим ряд отверстий на фланцах. Нажмите кнопку Отверстие (Hole) на инструменталь-

ной панели Элемент (Feature) и, включив режим привязки к центрам окружностей и дуг на

панели выбора, укажите две точки – центры скруглений углов фланцев (рис. 5.38).

• В выпадающем списке Тип (Type) выберите значение Общее отверстие (General Hole),

для опции Направление отверстия (Hole Direction) выберите значение Нормаль к

грани (Normal To Face) и в разделе Форма и размеры (Form and Dimensions) уста-

новите Диаметр (Diameter) равным 5 мм. Остальные опции можно оставить по умолча-

нию. Завершите операцию, нажав кнопку ОК.

• С помощью команды Измерение расстояния (Measure Distance) из инструментальной

панели Утилиты (Utilities) или раздела главного меню Анализ (Analysis) создайте ассо-

циативное измерение между центрами скруглений фланцев. Для этого вызовите команду из-

мерения, установите в выпадающем списке Тип значение Расстояние (Distance) и выбери-

те в графической области центры двух ребер скругления, лежащих на одной грани.

• Включите опцию Ассоциативно (Associative) в разделе Ассоциативное измерение и

Рисунок 5.38. Создание отверстия

140

Глава 5. Работа с листовым металлом NX

проверка (Associative Measure and Checking) и нажмите ОК в диалоге команды. Изме-

рение будет добавлено в дерево построения, и в выражение модели будет добавлен соответ-

ствующий параметр (рис. 5.39).

• Откройте диалог определения выражений с помощью пункта главного меню Инструменты

> Выражение (Tools > Expressions). В выпадающем списке Список выражений (Listed

Expressions) выберите значение Измере-

ние (Measurements) и посмотрите имя соз-

данной переменной со значением измерения.

• В этом же диалоге создайте новую перемен-

ную, определяющую количество отверстий,

с типом Число (Number) и подтипом По-

стоянный (Constant) со значением 8, после

чего закройте диалог (рис. 5.40).

• На инструментальной панели Элемент на-

жмите кнопку вызова команды Массив эле-

ментов (Instance Feature). В появившемся

диалоговом окне выберите Шаблон грани

(Pattern Face).

• В следующем диалоге выберите в выпадающем списке тип Прямоугольный шаблон

(Rectagular Pattern) и в графической области укажите на грань отверстия. Задайте на-

правление X вдоль фланца (X Direction), выбрав вектор X или соответствующее ребро.

• Далее в разделе Свойства шаблона (Pattern Properties) задайте расстояние по X между

объектами массива равным переменной измерения, разделенной на (количество отверстий

– 1), и количество отверстий по направлению X задайте равным созданной переменной.

• Количество элементов по оси Y сделайте равным 1. И нажмите ОК для завершения построе-

ния массива (рис. 5.41).

• Создайте вырез по контуру, расположенному на основании модели. Нажмите на инстру-

Рисунок 5.39. Измерение

Рисунок 5.40. Выражения