ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Основной целью при проектировании несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков является снижение массы при заданной точности и производительности механической обработки. Для достижения этой цели нами предложена технология расчетного проектирования несущих конструкций на основе принципа декомпозиции и интегрированной работе метода конечных элементов с методами оптимизации. На примере проектирования стойки тяжелого многоцелевого станка показаны основные этапы рационального проектирования отдельной несущей конструкции. На этапе проектирования несущей системы, состоящей из упрощенных по геометрии несущих конструкций, определены оптимальные габаритные размеры стойки. Для принятой системы предпочтений следует признать лучшим вариант несущей системы со стойкой с размерами поперечного сечения 1,8 м (по оси х)  и  2,6 м (по оси y). Анализ работы стойки на кручение с использованием методов механики показывает, что наилучшей является стойка с квадратным поперечным сечением 2,46 ∙ 2,46 м, у которой жёсткость на кручение на 26 %  выше по сравнению с серийным вариантом. Результаты расчёта показывают, что серийная конструкция стойки с продольными и поперечными рёбрами жесткости тяжелее на 24 % стойки с рёбрами, расположенными по диагонали при равной жёсткости. Однако серийная стойка менее жёсткая, чем стойка с наклонными рёбрами.

Список литературы
1. Атапин В.Г. Расчет деформированного состояния фундамента тяжелого многоцелевого станка // Вестник машиностроения. – 1989. – № 6. – С. 31–32.

2. Витес Б.И., Гроссман В.М., Кравцов О.А. Проектирование корпусных деталей металлорежущих станков с использованием метода конечных элементов // Станки и инструмент. – 1991. – № 5. – С. 13–14.

3. Пахмутов В.А., Шалдыбин А.Я. Использование метода конечных элементов для анализа конструкций базовых деталей тяжелых станков // СТИН. – 1992. – № 2. – С. 11–13.

4. Lull B. Statische und dynamische berechnung von werkzeugmaschinengestellen // Maschinenbautechnik. – 1977. – Vol. 26, N 1. – P. 10–13.

5. Roscher A. Berechnung der dynamischen eigenschaften von werkzeugmaschinengestellen mit hilfe der methode der finiten elemente // Maschinenbautechnik. – 1978. – Vol. 27, N 4. – P. 156–160.

6. Haug E.J., Choi K.K., Komkov V. Design sensitivity analysis of structural systems. – Orlando, Florida: Academic Press, 1986. – 381 p. – (Mathematics in Science and Engineering; vol. 177).

7. Rao S.S., Grandhi R.V. Optimum design of radial drilling machine structure to satisfy static rigidity and natural frequency requirements // Journal of Mechanical Design. – 1983. – Vol. 105, iss. 2. – P. 236–241. – doi: 10.1115/1.3258515.

8. Reddy C.P., Rao S.S. Automated optimum design of machine-tool structures for static rigidity, natural frequencies and regenerative chatter stability // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 1978. – Vol. 100, iss. 2. – P. 137–146. – doi:10.1115/1.3439401.

9. Yoshimura M., Takeuchi Y., Hitomi K. Design optimization of machine-tool structures considering manufacturing cost, accuracy, and productivity // Journal of Mechanical Design. – 1984. – Vol. 106, iss. 4. – P. 531–537. – doi: 10.1115/1.3258606.

10. Каминская В.В., Гильман А.М., Егоров Ю.Б. Об автоматизированных расчетах оптимальных размеров деталей и узлов станков // Станки и инструмент. – 1975. – № 3. – С. 2–5.

11. Каминская В.В., Гильман А.М. Оптимизация параметров несущих систем карусельных станков // Станки и инструмент. – 1978. – № 10. – С. 6–7.

12. Хомяков В.С., Яцков А.И. Оптимизация несущей системы одностоечного токарно-карусельного станка // Станки и инструмент. – 1984. – № 5. – С. 14–16.

13. Ravindran A., Ragsdell K.M., Reklaitis G.V. Engineering optimization: methods and applications. – 2nd ed. – New Jersey: John Wiley & Sons, 2006. – 688 p. – ISBN-10: 0–471–55814–1. – ISBN-13: 978–0–471–55814–9.

14. Bunday B.D. Basic optimisation methods. – London: Edward Arnold, 1984. – 136 p. – ISBN-13: 978–0–713–13506–0. – ISBN: 0–713–13506–9.

15. Атапин В.Г., Пель А.Н., Темников А.И. Сопротивление материалов. Базовый курс. Дополнительные главы: учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2011. – 508 с. – (Учебники НГТУ). – ISBN 978–5–7782–1750–8.

16. Атапин В.Г. Проектирование несущих конструкций тяжёлых многоцелевых станков с учётом точности, производительности, массы // Вестник машиностроения. – 2001. – № 2. – С. 3–6.

17. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей. – М.: Наука, 1970. – 227 с.

18. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. – 464 с.

19. Атапин В.Г., Пель А.Н., Темников А.И. Сопротивление материалов: учебник. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006. – 556 с. – (Учебники НГТУ). – ISBN 5–7782–0605–4.