Obrabotka Metallov 2009 No. 3

УДК 519.6:621.9.06 РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ БАЗОВЫХ ДЕТАЛЕЙ МНОГОЦЕЛЕВЫХ СТАНКОВ В.Г. АТАПИН, профессор, доктор техн. наук, НГТУ, г. Новосибирск Приводятся результаты по оптимальному проектированию базовых деталей тяжелого многоцелевого станка на основе использования методов оптимизации и анализа чувствительности. The results of optimal design of heavy multipurpose machine base members obtained with the help of optimization method and sensitivity analysis are given in the paper. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: МНОГОЦЕЛЕВЫЕ СТАНКИ, БАЗОВЫЕ ДЕТАЛИ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕ- МЕНТОВ, МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ, АНАЛИЗ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ. ВВЕДЕНИЕ Один из наиболее общих методов проекти- рования конструкций включает в себя решения, принимаемые проектировщиком и основанные на его опыте и интуиции. Этот общепринятый способ проектирования конструкций может быть существенно улучшен, если проектировщик, не прибегая к методу проб и ошибок: • либо использует эффективность оптимиза- ционных методов, позволяющих осуществить выбор наилучшего варианта без непосредствен- ной проверки всех возможных вариантов; • либо располагает информацией о чувстви- тельности проекта, которая говорит ему о том, к чему приведёт изменение проекта. Успехи в области конечно-элементного анали- за конструкций обеспечили надежные средства для оценки проекта конструкций. Однако в сво- ей настоящей форме данный анализ используется для идентификации технических задач, но мало помогает проектировщику в определении спосо- бов модификации проекта с целью совершенство- вания рассматриваемых характеристик. Решение этих и других задач становится возможным в слу- чае интегрированного применения метода конеч- ных элементов и указанных выше способов по- лучения оптимальных конструкций. Рассмотрим решение сформулированных за- дач на примере паллеты тяжелого поворотно- подвижного стола, входящего в состав тяжелого многоцелевого станка, предназначенного для об- работки деталей массой до 200 т (рис. 1). РАСЧЕТНАЯ МОДЕЛЬ ПАЛЛЕТЫ Типовая конструкция паллеты (рис. 1) пред- ставляет собой пространственную тонкостенную конструкцию прямоугольной формы ячеистой структуры [1]. По нижнему контуру паллеты рас- положены продольные и поперечные ребра прямо- угольного поперечного сечения. Корпус паллеты опирается на направляющие саней стола кольцево- го поперечного сечения (внешний диаметр 3,6 м). Расчетная модель паллеты строится на основе следующих положений. 1. Корпус паллеты моделируется пластинча- тым прямоугольным и стержневым (ребра) ко- нечными элементами. 1 2 4 5 6 7 3 8 x z y О О 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 Материалы 7-й Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе». 25 марта 2009. Выставочное общество «Сибирская ярмарка», г. Новосибирск ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ № 3 (44) 2009 34