Obrabotka Metallov 2014 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (63) 2014 88 ОБОРУДОВАНИЕ счет назначения ограничений, в частности, по жесткости. Назначение этого ограничения более строго, так как связано с точностью механиче- ской обработки. Следовательно, при использова- нии нашей технологии проектирования несущих конструкций станков подтверждается возмож- ность проектирования станков минимально воз- можной массы на требуемую точность механи- ческой обработки. Т а б л и ц а 6 Влияние габаритных размеров стойки на ее жесткость Параметр Исходное значение Границы изменения параметра Текущее значение параметра min max H , м 0,74 0,60 0,80 0,80 0,80 0,70 B , м 0,66 0,50 0,70 0,70 0,70 0,80 δ, м 0,018 0,01 0,018 0,01 0,018 0,018 Δ y , 10 –3 , м 0,165 − − 0,282 0,145 0,152 Наша технология проектирования оп- тимальных несущих конструкций позво- ляет также решать и другие вопросы про- ектирования, в частности, исследовать влияние габаритных размеров H , B , δ на перемещение Δ y инструмента в направле- нии по радиусу обрабатываемого отверстия (по оси y ), например, при φ = 0 (см. рис. 4). В связи с отсутствием данных по контакт- ным деформациям в стыках станка и ряда геометрических параметров здесь проведем качественное сравнение полученных ре- зультатов с результатами работы [10]. При- нимаем соотношение F о : F r : F x = 1 : 0,5 : 1 [5], где F о , F r , F x – соответственно окружная, ра- диальная и осевая составляющие силы резания. В табл. 6 приведены результаты расчета. Анализ полученных результатов показывает, что мини- мальное значение Δ y обеспечивается, как и в ра- боте [10], при максимальных размерах H,B сече- ния и толщине δ стенки стойки, т. е. качественно результаты двух работ совпадают. Т а б л и ц а 5 Оптимальные параметры стойки Параметр Значение параметра H , м 0,91 0,91 B , м 0,91 0,58 Ограничение на перемещение т. О (рис. 5, график f ), 10 –5 , м 2,7 5,0 Начальная толщина стенки, м 0,03 0,03 Расчетное перемещение т. О , 10 –5 , м 2,686 4,993 Оптимальная толщина стенки, м 0,028 0,016 Масса, т 2,19 1,03 Вывод Проведенные исследования показали, что рассмотренная технология рационального про- ектирования несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков, реализующая совмест- ную работу метода конечных элементов и мето- дов оптимизации, может успешно применяться при проектировании других типов металлоре- жущих станков. В условиях, когда задача проек- тирования может быть сведена к одной целевой функции и ограничениям, данная технология ра- ционального проектирования позволяет быстро и с достаточной точностью получать рабочий вариант конструкции. Список литературы 1. Атапин В.Г. Проектирование несущих кон- струкций тяжелых многоцелевых станков с учетом точности, производительности, массы // Вестник ма- шиностроения. – 2001. – № 2. – С. 3 – 6. 2. Атапин В.Г. Оптимизация несущей системы стола тяжелого многоцелевого станка // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2006.− № 4(33). – С. 30–32. 3. Хомяков В.С. , Яцков А.И. Оптимизация несущей системы одностоечного токарно-карусельного стан- ка // Станки и инструмент.– 1984. – №5. – С.14–16. 4. Haug E. J., Choi K. K., Komkov V. Design Sen- sitivity Analysis of Structural Systems.Volume 177 of Mathematics in Science and Engineering, Academic Press, Orlando, FL, 1986. 381 p.