Obrabotka Metallov 2014 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (62) 2014 61 ОБОРУДОВАНИЕ УДК 621.9.06 МЕТОД ДЕКОМПОЗИЦИИ В ПРОЕКТИРОВАНИИ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ В.Г. АТАПИН, доктор техн. наук, профессор ( НГТУ, г. Новосибирск ) Поступила 10 сентября 2013 Рецензирование 25 января 2014 Принята 15 февраля 2014 Атапин В.Г. – 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: metal_working@mail.ru Основной целью при проектировании базовых деталей тяжелых многоцелевых станков является сни- жение массы при заданной точности и производительности механической обработки. Для достижения этой цели предлагаемая нами технология расчетного проектирования базовых деталей использует принцип де- композиции и интегрированную работу метода конечных элементов с методами оптимизации. Вследствие большой размерности расчетной модели несущей системы станка, состоящей из последовательного набо- ра соединенных между собой базовых деталей, предлагается на этапе проектирования использовать под- конструкции, выделенные из базовых деталей. На примере проектирования стойки тяжелого многоцелевого станка показано, что применение подконструкции существенно снижает размерность модели и время про- ектирования реальной компоновки базовой детали. Поле деформаций оптимальной подконструкции стойки согласуется с полем деформации стойки, которое получено при расчете несущей системы станка, состоящей из базовых деталей упрощенной компоновки при удовлетворении норм точности механической обработки. Угол поворота оптимальной стойки с реальным поперечным сечением меньше, чем стойки в составе несущей системы с упрощенными по геометрии базовыми деталями, 0,0778 и 0,1495 рад соответственно, т. е. крутиль- ная жесткость оптимальной стойки выше. Ключевые слова: многоцелевой станок, проектирование, базовые детали, метод конечных элементов, методы оптимизации. Введение Стремление к повышению эффективности механической обработки вызывает необходи- мость в создании новых моделей станков. Про- должение этого процесса в настоящее время и в ближайшем будущем обусловлено: • необходимостью обеспечения основных по- требительских свойств станков – точности, про- изводительности, надежности, удельного энерго- потребления и удельной занимаемой площади; • добавлением в конструкцию станка других, помимо резания, рабочих процессов (лазерных, плазменных и др.), требующих специальных конструктивных решений и обусловливающих поиск и разработку новых конструкций; •  разработкой проектов стандартных станков, предназначенных к крупносерийному выпуску и требующих вследствие этого максимально дости- жимой степени экономической эффективности. В связи с этим в последние десятилетия про- исходит коренное изменение теории и практики проектирования базовых деталей (несущих кон- струкций) металлорежущих станков. На смену техническому расчету на основе расчетных мо- делей сопротивления материалов [1] пришли методы, сочетающие интегрированную работу метода конечных элементов (МКЭ) и методов оптимизации [2−5] с широким привлечением ЭВМ. Однако их применение приводит к боль- шой размерности системы, экспоненциальному росту объема вычислений при увеличении числа