Актуальной задачей современного производства является внедрение прогрессивных технологических процессов, позволяющих значительно повысить производительность труда. Одним из таких процессов обработки металлов резанием является протягивание, особенно эффективное в условиях массового и серийного производства.
Протяжка — сложный по конструкции и в изготовлении инструмент, объединяющий черновую, переходную, чистовую и калибрующую части, каждая из которых характеризуется своими конструктивными и геометрическими параметрами и работает в определенном диапазоне подъемов на зуб. Проблема выбора рациональной конструкции инструмента является сложной и многоплановой задачей, требующей оптимизации многочисленных технологических, конструктивных и эксплуатационных факторов. Обеспечить качество проектных решений возможно использованием интегрированных систем проектирования, позволяющих автоматизировать конструирование протяжки из множества пространственных параметрических, геометрических прототипов конструктивных элементов, таких как передний и задний хвостовики, передняя и задняя направляющие, переходный конус и шейка, секции черновых, переходных, чистовых и калибрующих зубьев; и оценить напряженно-деформированное состояние инструмента.
В работе в качестве базовой интегрированной автоматизированной системы использовалась CAD/ CAM/CAE/PDM-система SolidWorks, позволяющая на этапе конструкторской проработки чертежа избежать возможных ошибок проектирования и изготовления инструмента, оценить напряженно-деформированное состояние и оптимизировать конструкцию инструмента с помощью встроенных подсистем и программных макросов. Проведенные исследования состояли из следующих этапов: формирования 3D-параметрического геометрического образа протяжки, оценки напряженнодеформированного состояния (НДС) протяжки, разработки рекомендаций по совершенствованию конструкции.
Для формирования 3D-параметрического геометрического образа протяжки в системе SolidWorks сформировано множество параметрических геометрических прототипов конструктивных элементов инструмента. Моделирование процедур формирования и выбора структурных компоновок рабочей части осуществлялось на основе анализа сетевых граф-моделей [1]. Геометрические прототипы хвостовой и рабочей частей протяжки параметризованы согласно ГОСТ 28442–90. Расчетная параметризация конструктивных элементов рабочей части, объединяющая черновые, переходные, чистовые и калибрующие зубья, реализована с помощью языка Visual Basic 6.0, позволяющего осуществлять программную интеграцию с системой SolidWorks. Разработанные макросы разрешают рассчитать основные конструктивные размеры черновых, переходных, чистовых и калибрующих зубьев; выбрать количество зубьев в группе и схему срезания припуска; рассчитать количество и расположение стружкоразделительных элементов. Разработанные пространственные параметрические геометрические прототипы конструктивных элементов рабочей части и внутренней протяжки в целом представлены на рис. 1 и 2 соответственно.