Actual Problems in Machine Building 2016 No. 3

Actual Problems in Machine Building. 2016. N 3 Technological Equipment, Machining Attachments and Instruments ____________________________________________________________________ 202  из макроэлементов формируются укрупненные подконструкции ( 1–6 ) уровня II , имеющие законченные конструктивные формы (базовые детали – стойка, шпиндельная бабка и т.д.);  из подконструкций уровня II формируется уровень III сборки, представляющий собой несущую систему станка. В результате решения задачи на этапе III формируется конструкция с реальной геомет- рией поперечного сечения и минимально возможной массой при удовлетворении требуемых норм производительности и точности механической обработки для несущей системы (этап II). Этап IV (рис. 2, блок 9). Проводится динамический анализ несущей системы с опти- мальными базовыми деталями. Таким образом, используя набор уровней проектирования, мы на каждом уровне име- ем дело с задачей гораздо меньшей размерности. При расчете сложной конструкции увели- чение числа уровней декомпозиции, как известно, в целом более экономично, чем непосред- ственное решение сложных алгебраических систем. Результаты и обсуждение Здесь приводятся основные результаты расчета стойки МС на основе подконструкции (рис. 4). Подконструкция стойки в несущей системе выделена на уровне шпиндельной бабки и состоит из двух поясов серийной стойки общей высотой 1 м. При расчете несущей системы на этапе I для стойки получены расчетные усилия в местах контакта шпиндельной бабки со стойкой и поле перемещений (здесь не приводятся). Расчетная схема подконструкции включает 189 пластинчатых конечных элементов (КЭ), 159 узлов, ребра жесткости моделируются пластинчатым КЭ. Дополнительно в узлах 1–12 вводятся упругие связи, жесткость которых определяется как отношение си- ла/перемещение для конкретного узла. Значение жесткости упругой связи автоматически вводится в матрицу жесткости конструкции. Задача оптимального проектирования подкон- струкции заключается в нахождении переменных проектирования (здесь – толщина стенки, 0 I II 1 2 3 5 6 7 Рис. 3. Компоновка тяжелого многоцелевого станка и уровни де- композиции: 1 – стойка; 2 – шпиндельная бабка; 3 – станина; 4 – обрабатываемая деталь; 5 – паллета; 6 – сани стола; 7 – станина стола; 8 – фундамент 1 2 4 5 6 7 3 8 z y x III