Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3

Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3

Технологическое оборудование,

оснастка и инструменты

____________________________________________________________________

199

УДК 621.9.06

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ

В.Г. АТАПИН, доктор техн. наук, профессор

(

НГТУ, г. Новосибирск

)

Атапин В.Г. –

630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20,

Новосибирский государственный технический университет,

e-mail:

teormech@ngs.ru

Рассматривается технология расчетного проектирования базовых деталей,

использующая принцип декомпозиции и интегрированную работу метода конечных

элементов с методами оптимизации. Вследствие большой размерности расчетной модели

несущей системы станка, предлагается на этапе проектирования использовать

подконструкции, выделенные из базовых деталей. На примере проектирования стойки

тяжелого многоцелевого станка показано, что применение подконструкции существенно

снижает размерность модели и время проектирования реальной компоновки базовой детали.

Так, угол поворота оптимальной стойки с реальным поперечным сечением меньше, чем

стойки в составе несущей системы с упрощенными по геометрии базовыми деталями –

0,0778 рад и 0,1495 рад соответственно, т.е. крутильная жесткость оптимальной стойки

выше.

Ключевые слова

: многоцелевой станок, проектирование, базовые детали, метод

конечных элементов, методы оптимизации.

Введение

Современный металлорежущий станок, как объект проектирования, является относи-

тельно большой и сложной системой с развитой иерархической структурой. Работоспособ-

ность такой системы обеспечивают несколько подсистем, таких как главный привод, привод

подач и позиционирования и др. Несущая система состоит из последовательного набора со-

единенных между собой базовых деталей (несущих конструкций), которые могут рассматри-

ваться как подсистемы несущей системы станка и т.д. При классическом методе проектиро-

вания станок разбивают на отдельные узлы (например, базовые детали) по конструктивной

зависимости. Однако разбиение станка на отдельные узлы дает возможность лишь распреде-

лить работу между разработчиками узлов станка, при этом внутренние взаимосвязи (сило-

вые, деформационные) на границах контакта узлов остаются неизвестными. В результате

разработка отдельных узлов идет методом бесконечного приближения взаимных требований.

При проектировании новых узлов станков, особенно тяжелых и уникальных, доминирует

эмпирический подход, основанный на интуиции и опыте конструктора, а также широком

применении заимствованных унифицированных и стандартных решений. Сложность совре-

менных металлорежущих станков и требование высокого уровня их потребительских

свойств (точности, производительности, надёжности и др.) обуславливают необходимость

применения принципа декомпозиции в сочетании с интегрированной работой метода конеч-

ных элементов и методов оптимизации.