Obrabotka Metallov 2011 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (50) 2011 15 ОБОРУДОВАНИЕ УДК 621.9.06:518.4 ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МНОГОЦЕЛЕВОГО СТАНКА НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В.Г. АТАПИН, доктор техн. наук, профессор, ( НГТУ, г. Новосибирск ) Статья поступила 20 октября 2010 года 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса,20, Новосибирский государственный технический университет, e-mail: obrmet@ngs.ru Рассматривается применение методов механики деформируемого твердого тела на этапе предварительного про- ектирования базовых деталей тяжелых многоцелевых станков с целью исследования их реакций на действие внешних нагрузок и определения рациональных путей по улучшению компоновки конструкций. Ключевые слова : многоцелевой станок, базовые детали, метод конечных элементов, методы оптимизации. Основные габаритные размеры металлорежуще- го станка задаются на этапе технического задания. Далее конструктор на основе расчетов на прочность и жесткость определяет размеры базовых деталей, которые должны обеспечить выполнение требова- ний по точности и производительности механиче- ской обработки при наименьшей стоимости. В рас- четах наиболее эффективно использовались методы механики деформируемого твердого тела и методы оптимизации. Рассмотрим расчет базовых деталей многоцеле- вого станка (МС) сверлильно-фрезерно-расточной группы (рис. 1). МС представляет собой комплекс, состоящий из двух изделий, несоединенных на предприятии-изготовителе сборочными операция- ми, но предназначенных для выполнения взаимос- вязанных эксплуатационных функций – специаль- ного фрезерно-расточного станка (рис. 1, поз. 1–3) и поворотно-подвижного стола (рис. 1, поз. 5–7). Дан- ное обстоятельство позволяет проводить расчеты от- дельно для стола и фрезерно-расточного станка. В настоящей работе рассмотрим расчет конструк- тивных параметров базовых деталей специального фрезерно-расточного станка. Габариты станка – дли- на, ширина, высота заданы и составляют соответ- ственно 21,9 × 16,5 × 10,9 (м). Расчет базовых деталей поворотно-подвижного стола рассмотрен в работе [1]. Анализ реакций базовых деталей в составе несущей системы фрезерно-расточного станка . Базовые детали станка имеют сложную компоновку. Это – пространственные тонкостенные конструкции, Рис. 1. Компоновка многоцелевого станка: 1 – стойка; 2 – шпиндельная бабка; 3 – станина; 4 – обрабатываемая деталь; 5 – паллета; 6 – сани стола; 7 – станина стола; 8 – фундамент имеющие различно ориентированные ребра жест- кости, многосвязный замкнутый контур, разную толщину стенок, что затрудняет непосредственный анализ их реакций на внешние воздействия в составе несущей системы. Для сравнительной оценки эффек- тивности выбора внешних габаритов конструкций представим их упрощенной геометрией поперечно- го сечения. Так, в частности, в отличие от реальной конструкции стойка будет иметь прямоугольное ко- робчатое поперечное сечение без ребер жесткости, односвязный замкнутый профиль. Расчетные условия для несущих систем станков выбираются на основе анализа опыта эксплуата- ции станков, близких по компоновке. При этом вы-