Рациональное проектирование несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, доктор технических наук Атапин, Владимир Григорьевич

• Атапин, Владимир Григорьевич
• доктор технических наук
• 1997

Оглавление диссертации доктор технических наук Атапин, Владимир Григорьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Формулировка задачи исследования

1.2. Выбор характеристического показателя качества проекта

1.3. Выбор методов исследования

1.3.1. Численные методы

1.3.2. Методы оптимального проектирования

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

СТАНКОВ

2.1. Вводные сведения

2.2.

9 С; . О-

Основные аспекты технологии проектирования

несущих конструкций

Анализ возможных видов нарушения эксплуатационных

качеств несущих конструкций

2.4, Вопросы прочностной надежности конструкций

2.5. Математическое обеспечение

2.5.1. Математическое обеспечение МКЭ

2.5.2. Математическое обеспечение в оптимальном проектировании конструкций

6, Программное обеспечение

¡с

2.6.1, Структура программного обеспечения

2.6.2. Оценка достоверности получаемых результатов

6.3. Программная реализация интегрированной -работы

МКЭ и методов оптимизации

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2

о

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСШЕЙ СИСТЕМЫ СТАНКА ЗАДАННОЙ

КОМПОНОВКИ

3.1. Компоновка уникального многоцелевого станка

3.2. Расчетные условия для несущей системы

3.3. Расчет контактных деформаций в соединениях

станка

3.3.1. Методы расчета контактных деформаций

3.3.2. Сравнительная оценка методов расчета контактных деформаций

3.3.3. Оценка контактных деформаций в неподвижных

стыках многоцелевого станка

3.3.4. Расчет контактных деформаций в подвижных соединениях многоцелевого станка

3.4. Моделирование несущей системы

3.4.1. Моделирование несущей системы собственно станка

3.4.2. Моделирование несущей системы поворотно-

подвижного стола

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3,

ГЛАВА 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ СТАНКОВ

С ОПТИМАЛЬНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

4.1, Анализ реакций серийных несущих конструкций

4.1.1. Стойка

4.1.2. Шпиндельная бабка

4.1.3. Фундамент

4.1.4. Станина

4.1.5. Палета

4.2. Проектирование несущих конструкций с оптимальными параметрами

4.2.1. Проектирование конструкции как единое целое

4.2.2, Проектирование конструкции на основе

подконструкции,

4.3. Несущие конструкции МС заданной компоновки с

оптимальными параметрами

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНСТРУКЦИЙ

5.1. Вводные сведения

5.2. Динамическая модель уникального многоцелевого станка

5.3. Анализ спектра собственных частот и форм колебаний

5.4. Исследование вынужденных колебаний

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 5

ГЛАВА 6. ПРИЛОЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ НЕСУЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ

6.1. Горизонтальный координатно-расточный станок

6.2. Одностоечный токарно-карусельный станок

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Рациональное проектирование несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков»

- 5 -РЕФЕРАТ

Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 207 наименований, приложения. Основная часть работы изложена на 214 страницах машинописного текста. Работа содержит 55 рисунков, 34 таблицы.

МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЕ СТАНКИ, НЕСУЩЕ (БАЗОВЫЕ) КОНСТРУКЦИИ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ, МЕТОД КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ, ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ, МЕТОД ШТРАФНЫХ ФУНКЦИЙ, ПРОЧНОСТНАЯ НАДЕЖНОСТЬ, МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.

В диссертационной работе изложена научно обоснованная технология проектирования несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков, внедрение которой вносит значительный вклад в решение проблемы повышения эффективности конструкторского проектирования станков. Технология проектирования конструкций представлена как система, обеспечивающая создание станков без избыточных возможностей, прогнозирование их работоспособности в условиях интенсивных механических воздействий и научное обоснование выбора проектных решений.

На основе анализа технических характеристик ряда серийных многоцелевых станков показано, что станки одного типа и класса точности различаются по массе до -3 раз. Учитывая, что несущие конструкции по массе составляют 80-85 % от массы станка, очевидно, что технико-экономические показатели станка в большой мере определяются качеством проектирования его несущих конструкций.

Сформулирована следующая задача проектирования. Заданными считаются компоновка станка, ограничения внешних разме-

ров несущей системы, силы, действующие на нее, условия опи-рания. Требуется определить такое распределение материала по несущим конструкциям, чтобы они удовлетворяли условиям прочностной надежности и имели минимально возможную массу, а несущая система, состоящая из этих конструкций, отвечала заданным нормам производительности и точности механической обработки.

Для ее решения предложен метод проектирования несущих конструкций. Основные идеи в следующем. Для заданной компоновки станка в ограничения внешних размеров несущих конструкций вписывается некоторая континуальная модель с необходимыми внутренними полостями. Несущие конструкции представляют собой структуры с простой геометрией поперечного сечения (оболочечный коробчатый профиль»), т.е. без учета геометрических особенностей реальных конструкций (ребер жесткости, вырезов и др.). Решается задача о предварительном распределении материала по конструкциям. Модель системы включает целевую функцию (масса конструкции) и ограничения, учитывающие требования по производительности и точности механической обработки. В результате определяются силовые, деформационные и геометрические параметры для отдельных конструкций, образующих несущую систему станка.

На основе принципа декомпозиции далее решается задача об окончательном распределении материала по отдельным несущим конструкциям. Здесь конструкции представляются реальной геометрией поперечного сечения (с ребрами жесткости, вырезами и др.). Решается задача параметрической оптимизации. Модель системы учитывает в ограничениях задачи дополнительные требования прочностной надежности (устойчивость, резонансные явления и др.). На этом этапе окончательно определяются не-

обходимые геометрические параметры конструкции (толщина стенки, ребра и др.). Здесь также проводится анализ реакций серийных конструкций на внешние воздействия с целью определения возможных путей их совершенствования и формирования математических моделей для параметрической оптимизации.

На заключительном этапе исследуются динамические качества спроектированных конструкций и несущей системы, составленной из них, для принятия окончательного варианта. Такой подход обеспечивает сквозное комплексное проектирование конструкций с требуемой детализацией анализа их поведения с уровня технического предложения до уровня рабочего проекта.

Практическая реализация метода проектирования потребовала разработки математического и программного обеспечения. Решаются задачи анализа напряженно-деформированного состояния пространственных конструкций, параметрической оптимизации, динамики. Нами решена задача интегрированной работы численных методов и методов оптимизации. В работе для моделирования конструкций вследствие универсальности выбран метод конечных элементов. Для решения задач условной оптимизации по ряду причин (универсальность, простота реализации, использование хорошо разработанных и надежных методов безусловной оптимизации) выбран метод штрафных функций. Дана оценка точности и достоверности получаемых на основе нашего программного обеспечения результатов на стандартных процедурах. Программное обеспечение написано на алгоритмическом языке ФОРТРАН, имеет модульную структуру и является развивающейся системой.

Предлагаемая технология проектирования несущих конструкций рассмотрена в приложении к проектированию конструкций уникального многоцелевого станка (МС), предназначенного

для обработки деталей массой до 200 т (Ш"Тяжстанкогидроп-ресс", г.Новосибирск). На этапе расчета несущей системы станка, состоящей из совокупности конструкций с упрощенной геометрией поперечного сечения, сформулирована система предпочтений, согласно которой эффективным считается вариант с наименьшей массой и перемещениями в зоне обработки равными или близкими к допускаемым. Допускаемые перемещения назначаются на основе норм точности на обработку. Здесь учитываются отклонения от плоскостности и прямолинейности на обрабатываемой поверхности при торцовом фрезеровании. Перемещения в зоне обработки складываются из перемещений в соединениях и собственных перемещений конструкций. Расчет контактных деформаций проводится на основе стержневой модели шероховатой поверхности. Результаты исследования вариантов несущей системы станка с разными габаритными размерами конструкций показали преимущество серийного варианта МС для принятой системы предпочтений. Определены внутренние силы и поля перемещений для отдельных несущих конструкций.

На этапе проектирования отдельной несущей конструкции впервые для данного типа станка проведен анализ реакций серийных несущих конструкций на внешние воздействия в зависимости от геометрических параметров, формы поперечного сечения, расположения ребер жесткости и др. Показано, что практически по всем конструкциям можно предложить пути улучшения их проектов в сторону снижения массы с сохранением жесткости, упрощения геометрии и др. Разработаны обобщенные расчетные схемы рассмотренных конструкций для модернизации серийных и проектирования новых конструкций. Установлено, что наиболее существенным фактором при проектировании данных конструкций является их жесткость по сравнению с прочностью. Ре-

зультаты анализа реакций являются основой для формирования математических моделей конструкций для параметрической оптимизации.

При проектировании отдельной несущей конструкции решены методические вопросы расчета крупногабаритных конструкций. Предложен и реализован эффективный алгоритм параметрического синтеза сложных крупногабаритных конструкций на основе под-конструкции. В результате уменьшается число расчетных переменных, время счета на ЭВМ, объем вычислений и увеличивается количество просматриваемых возможных вариантов компоновки несущей конструкции. Для конструкций близких по форме к пластинам (палета стола) установлена зависимость целевой функции одновременно от особенностей МКЭ (густота сетки) и критерия жесткости (относительная деформация) при использовании заводской методики. По результатам исследований нами рекомендуется использовать в качестве критерия жесткости относительные деформации, вычисляемые непосредственно на направляющих конструкции, а не на ее поверхности. В результате целевая функция зависит лишь от особенностей МКЭ.

Для уникального многоцелевого станка предложены несущие конструкции с оптимальными параметрами- Оптимальные конструкции по сравнению с их серийным исполнением имеют меньшую массу (снижение на 12-33 % по отдельным конструкциям) при сохранении станком заданной точности и производительности механической обработки.

Построена динамическая модель несущей системы уникального многоцелевого станка на основе балочной модели для проведения сравнительных динамических расчетов. Впервые для данного типа станка получены расчетные спектры собственных частот и форм колебаний. Сравнительные динамические расчеты

показали улучшение динамического качества станка, составленного из оптимальных несущих конструкций, по сравнению с серийным вариантом для принятой в работе системы предпочтений. Имеет место снижение податливости в зоне обработки (на 30 % по оси У, лимитирующий фактор) и массы (на 14,5 % для собственно станка и 10,4 % для стола).

Показана эффективность и достоверность нашей технологии проектирования несущих конструкций на примерах других типов станков, имеющих известные решения в литературе (горизонтальный координатно-расточный и одностоечный токарно-карусельный станки). Качественная картина результатов одинаковая, количественные расхождения вызваны неполнотой исходных данных, приводимых в литературе.

Предложенная нами технология проектирования несущих конструкций станков апробирована в реальном проектировании.

- 11 -ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование и развитие машиностроения, как основы научно-технического прогресса в различных отраслях народного хозяйства, связано с прогрессом технологического оборудования. Основным видом технологического оборудования для размерной обработки деталей является металлорежущий станок. Он представляет собой машину, обеспечивающую относительные перемещения металлорежущего инструмента и обрабатываемого изделия для придания изделию требуемой согласно чертежу формы с заданными производительностью и точностью путем снятия стружки.

Расширение функциональных возможностей металлорежущих станков, обеспечение их высокого качества и эффективности, точности, эксплуатационной надежности и стабильности сопровождается непрерывным возрастанием их конструктивной сложности, Так, в результате решения проблемы автоматизации производства появились качественно новые металлорежущие станки с ЧПУ, резко изменившие традиционную конструкцию станков 60-х годов. Появились устройства АСИ и ACS, различные виды обработки стали осуществляться при минимальном числе установок заготовки, возросли требования к точности, жесткости, надежности станков с ЧПУ. Станки стали значительно сложнее при проектировании, изготовлении и эксплуатации. Для обработки сложных корпусных деталей применяют сверлильно-фрезер-но-расточные станки с ЧПУ с устройствами АСИ и ACS, получившими название многоцелевых станков (МС).

Усложнение конструкций современных станков сопровождается ростом трудоемкости проектно-конструкторских работ. Использование традиционных методов проектирования конструкций

приводит к существенному удлинению сроков разработки, снижению ее технике-экономической эффективности и ухудшению качественных показателей. Сейчас уже недостаточно использовать просто приемлемое техническое решение, а требуется оборудование оптимальное по своим конструктивным, технологическим и эксплуатационным характеристикам.

Выходом из сложившегося положения является использование автоматизированных методов проектирования металлорежущих станков с использованием ЭВМ, а также совершенствование организации проектных работ. Здесь существенная роль сводится к развитию теории и методов проектирования на основе достижений вычислительной математики, системного анализа, теории оптимизации, теории моделирования, механики, практики конструирования металлорежущих станков.

Особая роль в общем процессе автоматизированного проектирования отводится математическому моделированию физических процессов, протекающих в станках, направленному на обеспечение надежного функционирования оборудования в заданных условиях эксплуатации. Преимущества математического моделирования, как альтернативы макетированию и натурным испытаниям, очевидны: удешевление и ускорение процесса моделирования, высокая оперативность смены параметров в модели, возможность проведения многовариантного анализа. В частности, в тяжелом станкостроении при проектировании МС массой в несколько сот тонн математическое моделирование является практически единственным путем снижения степени риска из-за высокой стоимости натурного эксперимента и единичности производства.

Современный металлорежущий станок,как объект проектирования, представляет собой относительно большую и сложную систему, имеющую развитую иерархическую структуру. Функцио-

нирование системы обеспечивают несколько подсистем, таких как главный привод , привод подач, привод позиционирования и др. Несущую систему станка, состоящую из последовательного набора соединенных между собой несущих конструкций (базовых деталей), можно рассматривать как подсистему, обеспечивающую физическое объединение других подсистем, а также составляющую основу для их функционирования. К несущим конструкциям относятся станины, стойки, корпуса шпиндельных бабок и т.п. (В настоящей работе шпиндельные узлы, к которым предъявляются специфические требования, не рассматриваются. Однако при рассмотрении несущей системы в случае необходимости учитываются жесткость и динамические характеристики шпиндельного узла). Несущие конструкции, в свою очередь, могут рассматриваться как подсистемы несущей системы станка и т.д. Таким образом, имеется несколько иерархических уровней представления станка.

Основные параметры качества станков закладывают на стадии проектирования. Следовательно, создание методов повышения технических параметров станков при сокращении сроков проектирования является, наряду с задачами организации производства и эксплуатации, одной из самых актуальных проблем станкостроения.

Приведем сравнительный анализ технических характеристик ряда многоцелевых станков, которые в той или иной мере отражают качество их проектирования.

1. В [65] описывается гамма тяжелых горизонтально-расточных станков, составляющих по диаметру выдвижного шпинделя ряд от 200 до 320 мм (продукция ПО "Тяжстанкогидропресс", г.Новосибирск). Станки применяются для обработки крупных корпусных и базовых деталей длиной б м и более, шириной и

высотой несколько метров. Масса таких деталей составляет десятки и сотни тонн. Тяжелые горизонтально-расточные станки данной гаммы изготавливают единицами или партиями по нескольку штук.

Технические характеристики станков приведены в Приложении (табл.П.1.1). Учитывая, что данная гамма станков является базовой для гаммы современных многоцелевых станков, выпускаемых ПО "Тяжстанкогидропресс", в табл.П.1.1 приведены для сравнения характеристики тяжелого сверлильно-фрезер-но-расточного станка выпуска 1991 г. На рис.О.1 приведены результаты анализа ряда характеристик станков по отношению к соответствующим характеристикам станка мод.2660, которые приняты за единицу. Все станки имеют класс точности Н.

Анализ приведенных зависимостей показывает, что станок мод. НС421МФ4 (1991 г.) имеет технические характеристики, лежащие, в основном, в диапазоне характеристик станков 1969 года выпуска, за исключением массы, которая в 2,8 раза превосходит массу станка мод. 2660 при одинаковой компоновке несущей системы. Сравнение близких по функциональным возможностям станков мод. НС421МФ4 (1991 г., сверлильно-фрезер-но- рас точный.) и мод. НР-3 (1969 г., фрезерно-расточный) показывает, что при отношении диаметров выдвижного шпинделя 0,733 отношение массы станка к мощности электродвигателя главного привода составляет 4,2 и 2,5 т/кВт соответственно. Внутри гаммы рассмотренных станков наблюдается постоянный рост массы в сравнении с изменениями других характеристик.

2. Согласно [1013 в Приложении (табл.П.1.2 и П.1.3) приведены технические характеристики ряда современных свер-лильно-фрезерно-расточных модулей.

На рис.0.2 показаны результаты анализа характеристик

3,0

1,0

1,5

1Д

0,5

О

-Л,

г

3660 2А660 2670 2680 2А6&0 НР~3

(1964 г.)

модель

станка

НШМФА

{1991 г)

Рис.О.1. Показатели (в условных единицах) станков по отношению к соответствующим показателям станка мод.2660 (ПО "Тяжстанкогидропресс"): 1. Диаметр выдвижного шпинделя (о). 2. Масса станка (□). 3. Поперечное перемещение стойки (х). 4. Частота вращения шпинделя (». 5. Вертикальное перемещение шпиндельной бабки (ф). 6. Мощность электродвигателя главного привода (*).

модулей согласно табл.П.1.2 по отношению к соответствующим характеристикам модуля ТАЕ32Ш (Польша), которые показывают, что при практически одинаковых технических характеристиках станки существенно различаются по массе.

На рис.0.3 показаны результаты анализа характеристик двух отечественных станков: ИР1400ПМ1Ф4 (Ивановский завод тяжелого станкостроения) и ЛР500ПМФ4М (Ленинградский станкостроительный завод им.Я.М.Свердлова). Видно, что станок ЛР500ПМФ4М, обладая более высокими техническими характеристиками по сравнению со станком ИР1400ПМ1Ф4, имеет в 2,8 раза меньшую массу.

Таким образом,проведенный анализ технических характеристик ряда серийно выпускаемых станков показал, что станки одного класса точности имеют существенное различие по массе. Так как несущие конструкции по массе составляют 80-85 % от массы станка, то технике-экономические показатели станка в большой мере определяются качеством их проектирования.

Несущие конструкции являются более специфичными для станков, чем, например, детали привода. Если детали привода (зубчатые колеса, валы) всегда выбираются по расчету, то размеры несущих конструкций до сих пор преимущественно выбираются на основе аналогии с хорошо зарекомендовавшими себя в работе конструкциями. Отметим также, что в балансе упругих перемещений станков деформации несущих конструкций достигают 30-50 % в радиальном и осевом направлениях соответственно [1963, а по данным [71] в зависимости от вида главного движения (вращательное или поступательное)-50-90

Конфигурация основных несущих конструкций выявляется в процессе разработки общей компоновки станка. В дальнейшем их проектирование связано с поиском компромиссного решения

I I Ш IV

Рис.0.2. Показатели (в условных единицах) модулей по отношению к соответствующим показателям модуля TAE32NM [101]: 1-TÄE32NM (Польша). 2-AS0K-32 (Польша). 3-ИР320ПМ1Ф4М (ССОР) I. Ширина стола. II. Частота вращения шпинделя. III. Перемещение шпиндельной бабки. IV. Перемещение стойки. V. Масса станка.

N ч ч ч ч ч ч ч

ч N Ч Ч ч _ ч Ч ч К ч - ч ч ч ч ч s ч N ч ч ч ч

I я Ш IV у vi

Рис.0.3. Показатели (в условных единицах) модуля ЛР500ПМФ4М (со штриховкой) по отношению к показателям модуля ИР1400Ш1Ф4 (без штриховки) соответственно [1011: I. Ширина стола. II. Частота вращения шпинделя. III. Перемещение шпиндельной бабки.IV. Продольное перемещение стола. V. Поперечное перемещение стола. VI. Масса станка.

между противоречивыми требованиями [103]: создание конструкций жестких, но имеющих малую массу; простых по конфигурации, но обеспечивающих высокую точность; дающих экономию металла, но учитывающих возможности литейной технологии при проектировании литых конструкций и возможности технологии сварных конструкций.

Интегральная оценка качества проектирования несущих конструкций может быть дана на основе их работы в составе несущей системы. В настоящей работе особенности проектирования несущей системы затрагиваются лишь в той мере, какая необходима при решении задач проектирования несущих конструкций. Здесь заметим, что проектирование несущих систем подчинено ряду требований, в частности, требованиям по ограничению уровня относительных перемещений (доли микрометра) в зоне резания под действием статических, динамических и тепловых нагрузок, обеспечению устойчивости при резании и снижению металлоемкости. Наличие таких факторов, как высокие требования к точности расчета (из-за малости допустимых деформаций) , с одной стороны, и неопределенность исходных данных (в частности, по соединениям), сложность конструктивных форм, с другой стороны, существенно затрудняет проектирование несущей системы станка [74].

Современное состояние методов расчета несущих конструкций станков в существенной мере определяется работами отечественных ученых К.В.Вотинова, А.П.Соколовского, Д.Н.Реше-това, М.Е.Зльясберга, В.А.Кудинова, В.В.Каминской, З.М.Левиной, В.Э.Пуша, В.С.Хомякова и зарубежных - Г.Шлезингера, Ф. Кенигсбергера, ИЛлусты, СЛ'обиаса и др. Активно и плодотворно ведутся работы в организациях и предприятиях, таких как НИИМАШ, НПО ЭНИМС, МГТУ "Станкин", МГТУ им.Н.Э.Баумана,

Ульяновское ГСКБФС, Одесское ОКБ прецизионных станков, ОКБС станкостроительного ПО им.Я.М.Свердлова (г.С-Петербург), ПО "Тяжстанкогидропресс"(г.Новосибирск).

В прошлом проектирование несущих конструкций станков являлось в значительной мере эмпирическим процессом, опирающимся на накопленный опыт эксплуатации. Конструктор при этом обеспечивается простыми расчетными схемами и соответствующими формулами для определения параметров конструкции. Раньше всего получили развитие расчеты на жесткость. Основные принципы составления расчетных схем конструкций обобщены в [71]. При составлении расчетных схем вводится ряд допущений: силовые факторы сводятся к сосредоточенным нагрузкам; конструкции рассматриваются как брусья (стержни), пластины, коробки соответствующей приведенной жесткости и т.п. Приемлемость такого расчета реальных конструкций подтверждается экспериментально. Так, вычисленные и измеренные деформации стоек расточных станков при нагружении силой Ру (горизонтальная составляющая силы резания, перпендикулярная оси шпинделя) отличаются на 15 % [71]. Такой подход сокращает время проектирования, экономится также время и на стадии утверждения.

Однако данный подход, известный в литературе как приближенный технический расчет, имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, вследствие многообразия, сложности и взаимозависимости типов предельных состояний конструкций обычно неизвестны запасы прочности, жесткости, устойчивости при использовании простых эмпирических формул либо формул, известных в курсе сопротивления материалов, с эмпирическими поправочными коэффициентами - невозможно определить достаточна или избыточна жесткость (прочность, устойчивость). Поэтому такой подход не способствует принятию действительно эффек-

- 91 -

X

тивных конструктивных решений, за что приходится расплачиваться излишней массой конструкции.

Во-вторых, формулы основаны на ряде упрощающих предположений и могут быть использованы лишь при определенных ограничениях, вне которых они становятся неточными.

В-третьих, указанные формулы направлены только на устранение возможности проявления различных форм нарушения работоспособности конструкции (исчерпание прочности, недостаточная жесткость и др.). В то же время имеется несколько путей достижения этого и конкретный способ, заложенный в формуле, не всегда соответствует назначению или условиям экономической эффективности станка, требованиям заказчика. Рациональное проектирование конструкций должно заключаться в выборе цели, активном продвижении к ней и достижении ее с максимально возможной точностью [1793. Этот процесс включает всесторонний анализ всех факторов, влияющих на прочностную надежность, и синтез этой информации с целью проектирования конструкции, наилучшим образом отвечающей поставленной цели и имеющей достаточную прочностную надежность. Здесь под прочностной надежностью понимается отсутствие нарушений работоспособности, связанных с разрушением или недопустимыми деформациями элементов конструкции [293.

К настоящему времени сложились два подхода к расчету конструкций станка: приближенный технический расчет, суть которого была изложена ранее, и расчет на основе метода конечных элементов (МКЭ). Последний, благодаря возможности учета всех геометрических и физических особенностей конструкции, позволяет получать более точные результаты. В станкостроении МКЭ активно применяется для статического и динамического анализа конструкций заданной геометрии [И,

16, 40, 100, 131, 157, 202, 205]. По данным [131] картины деформированного состояния, полученные расчетом МКЭ и экспериментом, качественно совпадают, количественные расхождения не превышают 16 %.

Однако в своей настоящей форме данный анализ используется лишь для идентификации технической задачи, но мало помогает конструктору в достижении действительно оптимальной конструкции, а также в определении способов модификации проекта с целью совершенствования рассматриваемых характеристик [182]. Лучшая конструкция выбирается на основе просчета МКЭ нескольких возможных вариантов. Однако в этом случае количество рассматриваемых вариантов ограничивается возможностями конструктора и значительно меньше общего числа вариантов, отвечающих всем сочетаниям варьируемых параметров. Поэтому вариант, признанный лучшим, является таковым не в абсолютном смысле, а лишь по сравнению с. небольшим числом других рассмотренных вариантов.

Дальнейшие шаги в направлении рационального проектирования несущих конструкций станков связаны с использованием при их расчете метода конечных элементов (МКЭ) в сочетании с методами одно- и многокритериальной оптимизации [64, 77, 78, 127,147,152,184,189]. В литературе встречаются следующие постановки задач оптимизации конструкций:

1. Минимизируется масса конструкций (станины токарного и фрезерного станков, траверса и колонна радиально-сверлильного станка) при выполнении ограничений по прочности, жесткости, низшим частотам собственных колебаний и устойчивости автоколебаний [147,152]. Расчетные схемы конструкций формируются по схеме МКЭ с использованием балочных элементов, задача оптимизации решается с помощью метода штрафных функций.

При решении задач данного типа достигается снижение массы до 20 %.

2. Минимизируется стоимость изготовления (включается стоимость материала, сварки и механической обработки) несущих конструкций при ограничениях на точность и производительность механической обработки и на локальные деформации элементов конструкции [64]. В этой работе предложен многоэтапный метод оптимального проектирования, использующий упрощенные модели несущей системы (балочные элементы коробчатого типа) и включающий три этапа: упрощение конструкции, оптимизация и реализация. На последнем этапе определяются реальные формы и размеры несущих конструкций станка и методы механической обработки элементов конструкции с целью минимизации стоимости сварки и механической обработки. При решении задач оптимизации используется метод штрафных функций.

3. В работах [77,78] рассматривается подход к параметрической оптимизации несущих конструкций на основе обобщенного критерия:

Q=min L Ai(Ф1-Ф1Нд)/(Ф1нх-Ф1нл)5 i

где Фщд и Фщх ~ соответственно наилучшее и наихудшее значения некоторого показателя Qi качества конструкции при наличии только линейных ограничений; Aj - весовые коэффициенты. Так, при расчете стойки горизонтального координатно-расточного станка обобщенный критерий был принят в виде [77]:

Q=Ai (f-fнд) / (f Hx-f Ш1) + (V-Унл) / (¥НХ-¥НЛ),

где f-перемещение точки приложения силы резания Fx в результате собственных деформаций стойки под действием только этой силы; V-объем металла деформируемой части стойки. Стойка моделируется стержнем коробчатого прямоугольного поперечного

сечения без перегородок. Для записи в явном виде Г и V используются зависимости работы [71]. Однако при данном подходе априорно неизвестны весовые коэффициенты указанных показателей, которые к тому же могут изменяться в зависимости от тенденций развития конструкции станков. Пути определения значений весовых коэффициентов не вполне ясны.

При решении задач многокритериальной оптимизации широко применяется метод Ж-поиск [165]. Однако для равномерного зондирования всего пространства управляемых параметров при ЛП-поиске нужно рассчитать показатели качества в сравнительно большом числе N точек этого пространства, что требует значительных затрат машинного времени. В работе [184] для оптимизации несущих конструкций одностоечного токарно-карусельного станка используется анализ чувствительности [116]. При расчете конструкций (рассматривается стойка, как наиболее деформируемый элемент) на жесткость используется МКЭ, при этом МКЭ и анализ чувствительности используются раздельно. В результате оптимизации получены варианты стойки с уменьшенной массой (на 10 %) и податливостью в зоне обработки (более, чем в 2 раза).

Однако в станкостроении данное направление (методы оптимального проектирования в сочетании с численными методами) еще не нашло достаточного развития, что связано со сложностью' задачи - большая размерность системы, экспоненциальный рост объема вычислений при увеличении числа переменных проектирования, отсутствие объективной достоверности значений весовых коэффициентов в целевой функции в случае многокритериальной оптимизации и др. Кроме того, изменение в процессе оптимального поиска переменных проектирования (как правило, это геометрические параметры конструкции) требует.

чтобы дискретизация конструкции была проделана заново на каждом шаге (задача с меняющимися границами). При этом МКЭ требует полную смену сетки первоначальной области для новой, развивающейся, что существенно затрудняет оптимальный поиск. В этой связи в литературе рассматривается расчет либо небольших по габаритам станков (переменные проектирования -толщина стенок профиля, сетка МКЭ постоянна) [147,152], либо отдельных несущих конструкций крупногабаритных станков [77,184]. Поэтому важными представляются разработки по совершенствованию оптимизационного подхода к проектированию станков, особенно крупногабаритных, решение задач по интегрированной работе численных и оптимизационных методов при создании программного обеспечения.

Наибольшее распространение в станкостроении получила ситуация, когда проектирование ведется на основе существующего базового варианта станка (прототипа). При этом в расчетах используются нормы жесткости ГОСТ, разработанные для станков основных типов. Однако в настоящее время отсутствуют нормы жесткости для ряда новых типов станков с ЧПУ, в частности, для тяжелых и уникальных многоцелевых станков. Из-за того, что данные станки изготавливаются единицами или партиями по нескольку штук (например, продукция ПО "Тяжстанкогид-ропресс", г.Новосибирск), практически отсутствуют априорные сведения о характеристиках станка, его отдельных узлов. Проектирование станков ведется на основе инженерного опыта, накопленного при проектировании близких по классу станков.

При классическом методе проектирования станок разбивают на отдельные узлы (несущие конструкции) по конструктивной зависимости. Полученные в результате расчета узлов упругие перемещения пересчитывают на соответствующие относительные

перемещения инструмента и обрабатываемой заготовки в направлении., определяющем точность обработки. Однако при таком подходе сложно установить, какой должна быть доля упругих перемещений отдельного узла в нормах точности на обработку. Кроме того, разбиение станка на отдельные узлы дает возможность лишь распределить работу между разработчиками узлов станка, тогда как внутренние взаимосвязи (силовые, деформационные) на границах контакта узлов остаются неизвестными. В результате разработка отдельных узлов идет методом бесконечного приближения взаимных требований. В таких условиях необходима разработка технологии проектирования несущих конструкций станков с помощью аппарата системного анализа на основе информации о требуемых точности и производительности механической обработки, что позволит проектировать станки с заданными выходными характеристиками при наименьшей металлоемкости.

Целью настоящей работы является разработка технологии рационального проектирования несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков без избыточной металлоемкости.

Достижение поставленной цели автор видит в разработке технологии проектирования несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков как системы, учитывающей работоспособность станка в условиях интенсивных механических воздействий и позволяющей вести параметрическую оптимизацию в процессе проектирования.

Научная новизна работы заключается в разработке технологии проектирования несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков на основе использования результатов предварительного расчета компоновки станка с учетом контактных деформаций (внутренние силы, перемещения) как граничных условий для проектирования отдельных несущих конструкций, позволяющей получить конструкцию с геометрией поперечного сечения, имеющую минимально возможную массу при удовлетворении заданных норм производительности и точности механической обработки.

К основным положениям, которые содержатся в работе и выносятся на защиту, относятся следующие:

1. Метод проектирования несущих конструкций станков, позволяющий:

- проводить сквозное проектирование конструкций с уровня технического предложения до уровня рабочего проекта;

- проводить статические и динамические расчеты, параметрическую оптимизацию конструкций;

- результаты первого уровня задачи проектирования несущей системы выбранной компоновки (деформационные, силовые, геометрические параметры) использовать как граничные условия для решения второго уровня задачи (проектирование отдельных несущих конструкций).

2. Алгоритм параметрического синтеза конструкций, позволяющий получить конструкцию с реальной геометрией поперечного сечения, имеющую минимально возможную массу при удовлетворении заданных норм производительности и точности механической обработки.

- 29 -

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Атапин, Владимир Григорьевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей работе изложена научно обоснованная технология проектирования несущих конструкций тяжелых и уникальных многоцелевых станков, внедрение которой вносит значительный вклад в решение проблемы повышения эффективности конструкторского проектирования станков. Технология проектирования конструкций представлена как система, обеспечивающая создание станков без избыточных возможностей, прогнозирование их работоспособности в условиях интенсивных механических воздействий и научное обоснование выбора проектных решений.

Основные результаты работы можно свести к следующему.

1. Предложенный и практически реализованный метод проектирования несущих конструкций станков с уровня технического предложения до уровня рабочего проекта, позволяет:

- на этапе предварительного расчета компоновки станка с учетом контактных деформаций формировать граничные условия (силовые и кинематические) для отдельных несущих конструкций, имеющих упрощенную геометрию поперечного сечения, при удовлетворении заданных норм производительности и точности механической обработки;

- на этапе проектирования отдельной несущей конструкции получать оптимальную конструкцию с реальной геометрией поперечного сечения и минимально возможной массе при удовлетворении полученных ранее граничных условий;

- на заключительном этапе дать оценку динамических характеристик несущей системы станка, составленной из совокупности

оптимальных конструкций,

2. Разработанная математическая модель для анализа и параметрической оптимизации несущих конструкций станка позволяет учитывать иерархию его построения, производительность и точность механической обработки, массу.

3. Проведенный анализ реакций серийных несущих конструкций уникального многоцелевого станка (ПО"Тяжстанкогид-ропресс", г.Новосибирск) на внешние воздействия в зависимости от геометрических параметров, компоновки поперечного сечения и др. позволил:

- выявить пути улучшения их проектов в сторону снижения массы, упрощения компоновки и др. при сохранении требуемой жесткости;

- предложить несущие конструкции с оптимальными параметрами, которые в сравнении с их серийным исполнением имеют меньшую массу (на 12-33 % по отдельным конструкциям) при заданной производительности и точности обработки.

4. Предложенный и практически реализованный алгоритм параметрического синтеза сложных крупногабаритных конструкций на основе подконструкции, позволил:

- получить конструкцию с реальной геометрией поперечного сечения, имеющую минимально возможную массу при удовлетворении заданных норм производительности и точности механической обработки;

- уменьшить число расчетных переменных, время счета на ЭВМ, увеличить количество просматриваемых возможных ее компоновочных решений.

5. Разработанная динамическая модель уникального многоцелевого станка на основе балочной модели позволила получить расчетный спектр собственных частот и формы колебаний несущей системы. Сравнительные динамические расчеты показали улучшение динамического качества станка, составленного из оптимальных конструкций, по сравнению с серийным вариантом (масса несущей системы -300 т) - снижены податливость в зоне обработки на 30 % по основному лимитирующему перемещению и масса на 12,5 %.

6. Эффективность разработанной технологии проектирования несущих конструкций станков и достоверность получаемых на ее основе результатов подтверждены сравнением с известными в литературе данными расчетов конструкций горизонтального координатно-расточного и токарно-карусельного станков. Качественная картина одинакова, количественное совпадение зависит от полноты приводимых в литературе необходимых исходных данных.

7. Разработанная технология проектирования ориентирована на комплексное решение проблемы рационального проектирования несущих конструкций от выбора компоновочной схемы и оценки массы на этапе эскизного проектирования при удовлетворении норм точности и производительности механической обработки до назначения распределения материала на этапе рабочего проектирования. При этом достигается высокая степень "зрелости" конструкции, уменьшаются риск при запуске в производство и время на разработку проекта, снижаются затраты на исследования, возрастает конкурентоспособность станков в связи со снижением массы, упрощением конструкций и др.

8. Результаты работы нашли применение в реальном проектировании многоцелевых станков, а также используются в учебном процессе при изучении ряда дисциплин специальностей 1201, 1202 в Новосибирском государственном техническом университете .

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Атапин, Владимир Григорьевич, 1997 год

— i — ЖТЕРАТУРА

1. Аверьянов 0-И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. - М.: Машиностроение, 1987. - 23,2 с.

2. Автоматизация поискового конструирования (искусственный интеллект в машинном проектировании) /Под ред.А.И.Половинкина. - М.: Радио и связь, 1981. - 344 с.

3. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении /Под ред.Ю.М,Соломенцева, В.Г.Митрофанова. -М.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

4. Автоматизированный расчет несущих систем металлорежущих станков: Метод, реком. /В.В.Каминская, Э.Ф.Кушнир. -М.: ЗНЙМС, 1990. - 59 с.

5. Александров В.М., Ромалис Б.Л. Контактные задачи в машиностроении, - М.: Машиностроение, 1986. - 173 с.

6. Атапин В.Г. Исследование конструкционного демпфирования в коническом соединении при продольных колебаниях образца //Вопросы динамики механических систем виброударного действия. - Новосибирск: НЭТИ, 1977. - С.89-93.

7. Атапин В.Г., Ситников М.А., Шпигельбурд И. Я. Влияние вида напряженного состояния на рассеяние энергии при колебаниях //Рассеяние энергии при колебаниях механических систем, - Киев: Наукова думка, 1980, - С.277-283.

8. Атапин В,Г. К определению усталостной долговечности при стационарных режимах нагружения /./Вопросы динамики механических систем. - Новосибирск: НЭТИ, 1983. - С,81-84.

9. Атапин В.Г., Гапонов И.Е. 0 методах расчета корпусных деталей тяжелых поворотных столов //Динамика механических систем.- Новосибирск: НЭТИ, 1988. - С.125-129.

10. Атапин В.Г., Гапонов И.Е., Павин А,Г, Автоматизация проектирования сложных пространственных конструкций //Авто-

матизация исследования, проектирования и испытаний сложных технических систем: Тез.докл.Всесоюзной научн.-техн.конф.-Калуга, 1989. - С.199.

11. Атапин В.Г. Расчет деформированного состояния фундамента тяжелого многоцелевого станка /./Вестник машиностроения.-1989.-N6. - С.31-32.

12. Атапин В.Г., Гапонов И.Е., Павин А.Г, Автоматизация проектирования тяжелых многоцелевых станков //1 Всесоюзный съезд технол.-машиностр.: Тез. докл.- М., 1989. - С.42-43.

13. Атапин В.Г., Вуторин В.Г,, Гапонов И.Е.9 Павин А.Г. Некоторые вопросы проектирования тяжелых металлообрабатывающих станков //Динамика механических систем.- Новосибирск: НЗТИ, 1989.- С.9-16.

14. Атапин В.Г. Оптимальное проектирование пространственных конструкций //Вопросы виброзащиты и вибротехники. -Новосибирск: НЗТИ, 1990. - С.92-97.

15. Атапин В.Г. Оптимизация несущих систем тяжелого многоцелевого станка //Моделирование и автоматизация проектирования сложных технических систем: Тез. докл. - Калуга, 1990. - С. 15.

16. Атапин В.Г., Павин А.Г. Анализ статических характеристик пространственных структур //Вопросы динамики механических систем. - Новосибирск: НЭТМ, 1991. - С.60-63.

17. Атапин В.Г. Оптимизация сложных структур .//Динамика механических систем. - Новосибирск: НЗТИ, 1992. - 0.82-8?.

18. Атапин В.Г. Многоуровневое расчетное проектирование корпусных конструкций станочного модуля //Электронная техника, серия 7 "Технология, организация производства и оборудование", - 1993. - Вып.2(177) - 3(178). - 0.24-26.

19. Атапин В.Г. Моделирование несущей системы металлорежущего станка //'Оборудование и технология машиностроитель-

ного производства.- Новосибирск: НГТУ, 1994. - С.23-33.

20. Атапин В.Г. Оптимальное проектирование корпусных конструкций тяжелых поворотно - подвижных столов //СТИН. -1995.- N11.- 0.16-19.

21. Базара М., Шетти К. Нелинейное программирование: Теория и алгоритмы. -М,: Мир, 1982, - 583 с.

22. Балакшин Б. С. Теория и практика технологии машиностроения: В 2-х кн. - М.: Машиностроение, 1982.

23. Баничук Н.В. Введение в оптимизацию конструкций. -М,: Наука, 1986. - 301 с.

24. Баничук Н.В., Иванова С.Ю., Шаранюк А.В. Динамика конструкций. Анализ и оптимизация.- М.: Наука, 1989.- 262 с.

25. Бате К,, Вилсон Е, Численные методы анализа и метод конечных элементов. - М,: Стройиздат, 1982, - 448 с.

26. Батищев Д.И. Поисковые методы оптимального проектирования. - М.: Советское радио, 1975. - 276 с.

27. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы: Учеб. пособие. -М.: Наука, 1987, - 600 с.

28. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний. - М.: Высшая школа, 1980. - 408 с.

29. Биргер И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов: Учеб.пособие. - М.: Наука, 1986. - 560 с.

30. Биргер И.А. Основы автоматизированного проектирования // Известия вузов. Машиностроение. - 1977.- N8. -С.5-15.

31. Бирюк В.И., Липин Е.К., Фролов В.М. Методы проектирования конструкций. - М.: Машиностроение, 1977.- 324 с.

32. Бобров А.Н., Перченок Ю.Г. Автоматизированные фрезерные станки для объемной обработки. - Л.: Машиностроение, 1979.- 231 с.

33. Борискин и.Ф. Автоматизированные системы расчета

колебаний методом конечных элементов.- Иркутск, 1984.-188 с.

34. Бреббия К,, Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов.- М.: Мир, 1987. - 524 с.

35. Вусленко Н.П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1978. - 399 с.

36. Вавилов A.A. Структурный и параметрический синтез сложных систем,- Л.: ЛЗТИ им. Ульянова (Ленина),1979.- 94 с.

37. Ван, Сато, Охори. Новые методы анализа форм колебаний в конструкциях металлорежущих станков //Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения,- 1984.-Т.106,N1.- С.112-120.

38. Васильев Г.Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1987. - 280 с.

39. Вибрации в технике: Справочник. Т.5-6. - М.: Машиностроение, 1981. - 496 е., 456 с.

40. Витес Б.И., Гроссман В.М,, Кравцов О,А, Проектирование корпусных деталей металлорежущих станков с использованием метода конечных элементов //Станки и инструмент.-1991.- N5, - С.13-14.

41. Вольмир A.C., Куранов Б.А., Турбаивский АЛ. Статика и динамика сложных структур.- М.: Машиностроение, 1989.248 с.

42. Врагов Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1978- - 208 с.

43. Галагер Р. Метод конечных элементов.-М,:Мир,1984.-323 с.

44. Геккер Ф.Р. Динамика машин, работающих без смазочных материалов в узлах трения,- М.: Машиностроение, 1983. -168 с,

45. Гжиров Р,й. Краткий справочник конструктора:Справочник. -Л,: Машиностроение,1983.- 464 с.

46. Гибкие производственные комплексы /Под ред.П.Н.Бе-лянина и В. А. Лещенко. - М.: Машиностроение, 1984. - -384 с.

47. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация.- М. : Мир, 1985.- 510 с.

48. Глушко В.В. Системный подход к проектированию станков и роботов. - Киев: Техника, 1981. - 136 с.

49. Горбунов-Посадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. - М.: Стройиздат, 1984.- 679 с.

50. Горячева И.Г., Добьгчин М.Н. Контактные задачи в трибологии. - М.: Машиностроение, 1988. - 256 с.

51. Гринев В.В., Филиппов А.П. Оптимизация элементов конструкций по механическим характеристикам. - Киев: Наукова думка, 1975. - 294 с.

52. Гуснин СЛО., Омельянов Г.А., Резников Г.А., Сирот-кин B.C. Минимизация в инженерных расчетах на ЭВМ.- М.: Машиностроение, 1981. - 120 с.

53. Дабагян А.В. Оптимальное проектирование машин и сложных устройств. - М.: Машиностроение, 1979. - 279 с.

54. Демкин Н.Б. Контактирование шероховатых поверхностей.- М.: Наука, 1970. - 227 с.

55. Демкин Н.Б., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. - М.: Машиностроение, 1981, - 244 с.

56. Детали и механизмы металлорежущих станков /Под ред,Д,Н.Решетова. - М.: Машиностроение, 1972. - Т.1.664 с.-Т.2.520 с.

57. Детали машин. Расчет и конструирование: Справочник /Под ред.Н.С.Ачеркана.- М.: Машиностроение, 1968.-Т.1.440 с.

Т- О ЛГ1П Т О Л ПО

- 1 . с. 41 ¡с- С, - j. . о. 4ио и.

58. Джонс Дж.К. Методы проектирования.- М.: Мир,1986.-

-г-. г* _

ОгСО С .

•59, Джонсон К. Механика контактного взаимодействия.-М.: Мир, 1989. - 510 с,

50. Джордж А., Лю Дж. Численное решение больших разреженных систем уравнений, - М.: Мир, 1984, - 333 с.

61. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. - М.: Мир, 1981. - 456 с,

62. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации.- М.: Наука, 1982. -

A Q9 /1

63. Еремин A.B., Чеканин A.B. Расчет жесткости несущих систем станков на основе суперзлементного подхода /./Станки и инструмент. - 1991. - N6. - С.12-16.

64. Есимура, Такзути, Хитоми. Оптимапъное проектирование несущих конструкций MPC с учетом стоимости изготовления, точности и производительности //Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения.- 1984.- Т.106, N4.- С.213-220,

65. Жевелев Г.И., Рубинович Б.Х.. Тув А.И. Тяжелые горизонтально-расточные и продольно-строгальные станки.- М.: Машиностроение, 1969,- 240 с.

66. Зенкевич 0. Метод конечных элементов в технике. -М.: Мир, 1975. - 542 с.

67. Зенкевич 0., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация. - М.: Мир, 1986.- 318 С.

68. Иосилевич Г,Б. Концентрация напряжений и деформаций в деталях машин. - М,: Машиностроение, 1981. - 224 с.

69. Использование станков с программным управлением: Справочное пособ. /Под ред.В.Лесли. - М.: Машиностроение, 1976. - 421 с,

70. Кабанов В.В. Устойчивость неоднородных цилиндрических оболочек. - М.: Машиностроение, 1982. - 252 с.

71. Каминская В, В., Левина З.М., Peine тов Д.Н. Станины и

- 203 -

корпусные детали металлорежущих станков.- М.гМашгиз, 1960.362 с.

72. Каминская В.В. Исследование и расчет несущих систем металлорежущих станков в совместной работе с фундаментами: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук,- М.: ЗНИМС, 1969. - 45 с.

73. Каминская В.В,, Решетов Д.Н. Фундаменты и установка металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1975. - 208 с.

74. Каминская В.В. Основные направления развития расчетов несущих систем станков /'/Автоматизация проектирования и технологической подготовки производства в станкостроении.-М.: ЗНММС, 1985. - 0.54-63.

75. Каминская В.В. Расчеты на виброустойчивость в станкостроении.- М.: Машиностроение, 1985. - 58 с.

76. Каминская В.В., Гринглаз А.В. Расчетный анализ динамических характеристик несущих систем станков //Станки и инструмент.- 1989.- N2, - С,10-13.

77. Каминская В.В., Гильман A.M., Егоров Ю.Б. Об автоматизированных расчетах оптимальных размеров деталей и узлов станков // Станки и инструмент.-1975.-N3.-С.2-5.

78. Каминская В.В., Гильман A.M. Оптимизация параметров несущих систем карусельных станков // Станки и инструмент.-1978.-N10.-С.6-7.

79. Каталог внедренных программ по автоматизации конструкторской и технологической подготовки производства, - М.: Минстанкопром, 1978.- 156 с.

80. Кедров С.С. Колебания металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1978. - 199 с.

81. Кириллин Г.В., Санкин Ю.Н. Определение демпфирующих характеристик подвижных стыков тяжелых продольно-фрезерных станков //Обработка резанием (технология, оборудование, инструмент). - 1983, - N9, - С.3-8.

82. Коллинз Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение.- М.: Мир, 1984.-624 с.

83. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров.- М.: Наука, 1984. - 832 с.

84. Кочинев Н.А., Сабиров Ф.С. Оценка динамического качества станков по характеристикам в рабочем пространстве //Станки и инструмент.- 1982.- N8.- С.12-14.

85. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. -М,: Машиностроение, 1977. -526 с.

86. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела.- М.: Мир, 1987. - 328 с.

87. Крон Г. Исследование сложных систем по частям - ди-акоптика. - М.: Наука, 1972. - 542 с.

88. Кудинов В.А. Динамика станков.- М.: Машиностроение, 1967. - 359 с.

89. Кудинов В.А., Каминская В.В., Левин А.И. Динамические расчеты металлорежущих станков //Расчеты на прочность. -М.: Машиностроение, 1984.- Вып.25.- С.183-198.

90. Кудинов В,А., Чуприна В.М. Поузловой анализ динамических характеристик упругой системы станка //Станки и инструмент.- 1989.- МП. - С.8-11.

91. Кузнецов А.П. Методы оценки тепловых деформаций металлорежущих станков и пути их снижения. Обзор.- М.г НКИМаш, 1983.- 69 с.

92. Лазарев И.Б. Математическое методы оптимального проектирования конструкций.- Новосибирск:НИИЖТ,1974.- 192 с.

93. Левин А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков.- М.: Машиностроение, 1978.

- ю4 и.

94. Левина З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость ма-

- 205 -

шин.- М.: Машиностроение, 1971. - 264 с.

95. Мажид K.M. Оптимальное проектирование конструкций. - М.: Высшая школа, 1979.- 237 с.

96. Макеев В.П., Гриненко Н.И., Павлюк Ю.С. Статистические задачи динамики упругих конструкций. - М.: Наука, 1984. - 232 с.

97. Малков В.П., Угодчиков А.Г. Оптимизация упругих систем,- М.: Наука, 1981.- 288 с.

98. Малышев В.В, Методы оптимизации сложных систем.-М.: МАИ, 1981. - 76 С.

99. Маталин A.A. Точность механической обработки и проектирование технологических процессов, - Л,: Машиностроение, 1970. - 320 с.

100. Математическое моделирование в машиностроении: Учеб.пособие /П.И.Остроменский, В.А.Аксенов, Ю.С.Чесов, С.В.Птицын, В.Г.Атапин. - Новосибирск: НЗТИ, 1990. - 84 с.

101. Металлорежущие станки, производимые и намечаемые к производству странами Восточной Европы в 1991-1995 гг. Каталог.- М.: ВНИИТЗМР. 1991.- 4.3. 164 с.

102. Металлорежущие станки и автоматы /Под ред.А.С.Про-никова. - М.: Машиностроение, 1981. - 479 с.

103. Металлорежущие станки /Под ред.В.3.Пуша. - М.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

104. Металлорежущие станки /Под ред. Н.С.Ачеркана.- М.: Машиностроение, 1965., - Т. 1.764 е.- Т.2,628 с.

105. Метод конечных элементов: Учеб. пособие /Под ред.П.М.Варвака.- Киев: Вица школа, 1981. - 176 с,

106. Мигиренко Г.С., Атапин В.Г., Гапонов И.Е. Жесткость тяжелых поворотно-подвижных столов //Станки и инструмент. - 1989. - N10.- С. 34.

107. Михалевнч B.C., Волкович В.Л. Вычислительные мето-

ды исследования и проектирования сложных систем.- М.: Наука., 1982. - 286 с.

108. Модзелевский A.A., Соловьев A.B., Лонг В.А. Многооперационные станки. Основы проектирования и эксплуатации. -М.: Машиностроение, 1981. - 261 с.

109. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. - М.: Наука, 1981. - 488 с.

110. Молчанов И.Н. Машинные методы решения прикладных задач. Алгебра, приближение функций.- Киев; Наукова думка, 1987.- 288 с.

111. Мурашкин Л,С. Прикладная нелинейная механика станков.- Л.: Машиностроение, 1977. - 192 с.

112. Мяченков В.И., Мальцев В.П. Методы и алгоритмы расчета пространственных конструкций на ЭВМ ЕС.- М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

113. Нашиф А., Джоунс Д., Хендерсон Дж. Демпфирование колебаний. - М.: Мир, 1988. - 448 с.

114. Немировский A.C., Юдин Д.Б. Сложность задач и эффективность методов оптимизации,- М,: Наука, 1979,- 383 с.

115. Нестационарная аэроупругость тонкостенных конструкций / А.В.Карминшн, Э.Д.Скурлатов, В. Г. Старцев, В.А.Фельдштейн. - М.; Машиностроение, 1982. - 239 с.

116. Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем. - м.: Высшая школа, 1986. - 304 с.

117. Норри Д., де Фриз Ж, Введение в метод конечных элементов.- М.: Мир, 1981. - 304 с.

118. Образцов И.Ф., Вольмир A.C., Терских В.Н. Метод суперэлементов в динамике сложных структур //ДАН СССР. -1980.- Т.255. N1. - С.59-61.

119. Общемашиностроительные нормативы режимов резания:

Справочник. В 2-х т./А.Д.Локтев., И.Ф.Гущин, В.А.Батуев и др.- М. : Машиностроение, 1991.- Т. 1.640 с.

120. Ольхофф Н. Оптимальное проектирование конструкций. Вопросы вибрации и потери устойчивости.-М.; Мир, 1981.-278 с.

121. Опитц Г. Современная техника производства (состояние и тенденция).- М.: Машиностроение, 1975. - 279 с.

122. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика /Под ред. Е.А.Сорочана и Ю.Г.Тро-фименкова.- М. : Стройиздат, 1985.- 480 с.

123. Основы оптимального проектирования строительных конструкций: Учеб.пособие /Под ред. И.Б.Лазарева. - Новосибирск: НИИЖТ, 1984. - 95 с.

124. Основы технологии машиностроения.- М.: Машиностроение, 1977. - 416 с.

125. Остроменский П.И. Исследование динамики составных конструкций //'Вопросы виброзащиты и вибротехники.- Новосибирск: НЗТИ, 1986. - С.23-29.

126. Остроменский П.И., Волошин A.B. К расчету резонансных частот составных конструкций //Вопросы динамики механических систем.- Новосибирск: НЗТИ, 1989. - С.90-9?.

127. Остроменский П.И., Аксенов В.А., Атапин В,Г. Математическое моделирование в машиностроении: Учеб.пособие.-Новосибирск: НГТУ, 1993.- 81 с.

128. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории колебаний и удара.- Л.: Машиностроение, 1976. - 320 с.

129. Пановко Я,Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем.- М. : Физматгиз, i960.- 193 с.

130. Партон В.З., Перлин П.И. Методы математической теории упругости.- М.: Наука, 1981. - 688 с.

131. Пахмутов В.А., Шалдыбин А.Я. Использование метода конечных элементов для анализа конструкций базовых деталей

тяжелых станков //Станки и инструмент,- 1992,- N2,- С,11-13,

132. Писсанецки С. Технология разреженных матриц, - М.: Мир, 1988, - 410 с.

133. Полиновский В.В., Ногин В.Д. Паретооптимальные решения многокритериальных задач. - М.: Наука, 1982. - 236 с.

134. Полак 3. Численные методы оптимизации,- М,: Мир, 1974, - 376 с.

135. Поляк Б.Т. Введение в оптимизацию.- М.; Наука, 1983. - 384 с.

136. Понтрягин Л.С,, Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В. Математическая теория оптимальных процессов.- М.: Наука, 1976,- 392 с.

137. Постнов В.А., Хархурим И.Я. Метод конечных элементов в расчетах судовых конструкций, - Л.: Судостроение, 1974,- 344 с.

138. Программы для расчета и проектирования на ЭВМ деталей и узлов металлорежущих станков: Методич.реком.- М.: НИИМаш, 1981.- 119 с.

139. Прогрессивные режущие инструменты и режимы резания металлов: Справочник /Под ред.В.й.Баранчикова.- М.: Машиностроение, 1990.- 400 с.

140. Проников A.C. Надежность машин,- М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.

141. Технологическая надежность станков /Под ред. А.С.Проникова.- М.: Машиностроение, 1971. - 342 с.

142. Проников А,С., Стародубов B.C., Уколов М.С,, Дмитриев Б.М. Точность и надежность станков с числовым программным управлением,- М.: Машиностроение, 1982.- 256 с.

143. Прочность, устойчивость, колебания: Справочное руководство /Под ред. И.А.Виргера и Я.Г.Пановко.- М.: Машиностроение, 1968, - Т Л - 3.

144. Пуш В.Э., Пигерт Р., Сосонкин В.Л. Автоматические станочные системы.- М.: Машиностроение, 1982.- 316 с.

145. Пуш В.Э. Конструирование металлорежущих станков.-М.: Машиностроение, 1977. - 390 с.

146. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М. : Наука, 1979.- '744 с.

147. Рао, Гранди. Оптимальное проектирование несущей конструкции радиально-сверлильного станка с ограничениями по статической жесткости и частотам собственных колебаний //Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения.-1983.- Т.105. N2.- 0.206-211.

148. Растригин Л.А. Статистические методы поиска.- М.: Наука, 1975.- 356 с.

149. Расчет динамических характеристик упругих систем станков с ЧПУ: Метод.реком./Под ред. В.А.Кудинова. - М.: ЗНИМС, 1976.- 98 с.

150. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник./ Под общ.ред. В.И.Мяченкова. -М.: Машиностроение, 1989.- 520 с.

151. Ратмиров В.А., Чурин И.Н., Шмутер С.Л. Повышение точности и производительности станков с ЧПУ.- М.: Машиностроение, 1970.- 343 с.

152. Редди, Рао. Автоматизированное проектирование несущих систем MPC, оптимальных в отношении статической жесткости, собственных частот и регенеративных автоколебаний //Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения.-1978.- Т.100.М2.- С.171-180.

153. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике: В 2-х кн.- М.: Мир, 1986. - Кн.1, 350 с.-Кн.2. 320 с.

154. Решетов Д.Н., Портман В.Т. Точность металлорежущих

станков,- M.: Машиностроение, 1986,- 336 с.

155. Рубашкин И.Б. Оптимизация металлообработки при прямом цифровом управлении станками.- Л.: Машиностроение, 1980.- 144 с.

156. Рубашкин И.Б., Алешин A.A. Микропроцессорное управление режимом металлообработки.- Л.: Машиностроение, 1989. - 160 с.

15?. Сазонов В. А. Расчет на жесткость несущих систем станков по методу конечных элементов с учетом контактных деформаций /./Расчеты на прочность.- М. : Машиностроение, 1983.-Вып.24.- С.61-6?.

158. Сазонов В,А. Расчет соединений базовых деталей станков методом конечных элементов //Автоматизация проектирования и технологической подготовки производства в станкостроении.- М.: ЗНИМС, 1986.- С.72-79.

159. Самарский A.A., Николаев Е.С. Методы решения сеточных уравнений.- М.: Наука, 1978.- 592 с.

160. Санкин Ю.Н, Динамические характеристики вязко-упругих систем с распределенными параметрами.- Саратов: СГУ, 1977.- 309 с.

161. Санкин Ю.Н. Динамика несущих систем металлорежущих станков.- М.: Машиностроение, 1986.- 95 с.

162. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов.- М.: Мир, 1979. - 392 с.

163. Сергиевский Л.В. Наладка и эксплуатация станков с устройствами ЧПУ. - М.: Машиностроение, 1981. - 240 с.

164. Смирнов А.И, Анализ перспектив развития методов формообразования в машиностроении.- М. .-НИИМаш, 1982.- 49 с.

165. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями.- М. : Наука, 1981. - ПО с.

166. Справочник металлиста/Под ред. A.M. Матова. - М.: Машиностроение, 1977. - Т.З. 748 с.

167. Справочник, по динамике сооружений /Под ред. Б.Г.Коренева и М.М.Рабиновича. - М.:Стройиздат, 1972.- 511 с.

168. Справочник по обработке металлов резанием /Ф.Н.Абрамов, В.В.Коваленко, В.Е.Любимов и др.- Киев: Техника, 1988. - 239 с.

169. Справочник технолога-машиностроителя /Под ред. А.Н.Малова. - М.: Машиностроение, 197f2.- Т.2. 598 с.

170. Стародубов B.C., Кузнецов А.П. Влияние тепловых деформаций станков с ЧПУ на точность обработки //Машиностроитель.- 1979.- N3.- С.19-21.

171. Тернер М.Д. Проектирование конструкций минимального веса, имеющих заданные собственные частоты //Ракетная техника и космонавтика.- 1967.- Т.5. N8. - С.27-35.

172. Тимошенко С.П., Янг Д.Х,, Уивер У. Колебания в инженерном деле,- М.: Машиностроение, 1985.- 472 с.

173. Трение, изнашивание и смазка: Справочник /Под ред. И.В.Крагельского и В.В.Алисина.- М.: Машиностроение, 1978. -Кн.1. 400 с.

174. Тьюарсон Р. Разреженные матрицы.- М.: Мир, 1977.190 с.

175. Уайлд Д. Оптимальное проектирование.- М.: Мир, 1981.- 272 с.

176. Угадчиков А.Г., Хуторянский Н.М. Метод граничных элементов в механике деформируемого твердого тела.- Изд-во Казанского ун-та, 1986. - 296 с.

177. Фиакко А., Мак-Кормик Г. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной оптимизации.-М.: Мир, '1972.- 240 с.

178. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформиру-

емого тела.- М. : Наука.- 1975.- 1.1. 832 е.- 1978.- Т.2. 616 е.- 1981.- Т.З. 480 с.

179. Хьюз О.Ф. Проектирование судовых корпусных конструкции. Пер.с англ.-Л.: Судостроение, 1988,- 360 с.

180. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование.- М.: Мир, 1975.- 534 с.

181. Хог 3., Apopa Я. Прикладное оптимальное проектирование: Механические системы и конструкции.- М.: Мир, 1983. -478 с.

182. Хог 3., Чой К., Комков В. Анализ чувствительности при проектировании конструкций.- М.: Мир, 1988.- 428 с.

183. Хомяков B.C., Зайцев В.М. Оптимизация динамических характеристик станков //Станки и инструмент,- 1978,- N8,-С.22-24.

184. Хомяков B.C., Яцков А.И. Оптимизация несущей системы одностоечного токарно-карусельного станка //Станки и инструмент.- 1984.- N5.- С.14-16,

185. Хомяков B.C., Досько С.И,, Лю Дзои, Идентификация упругих систем станков на основе модального анализа //Станки и инструмент.- 1988.- N7.- С.11-14,

186. Хомяков B.C., Досько С.И. Об учете демпфирования при динамических расчетах станков /'/Станки и инструмент.-

1990.- N11.- С.4-7.

187. Хомяков B.C., Досько С.И., Терентьев С.А. Повышение эффективности расчета и анализа динамических характеристик станков на стадии проектирования /'./Станки и инструмент.-

1991.- N6.- С.7-12,

188. Хомяков B.C., Тарасов И.В. Оценка влияния стыков на точность станков //Станки и инструмент,- 1991.- N7.-С.13-17.

189. Хомяков B.C. Параметрическая оптимизация станков

как динамических объектов: Автореф.дис____д-ра техн.наук. -

М.: СТАНКИН, 1985. - 36 с.

190. Цвик Л.Б. Применение метода конечных элементов в статике деформирования: Учеб.пособие.- Иркутск: Изд-во Иркутского университета, 1995.- 128 с.

191. Шапошников Н.Н., Тарабасов Н.Д., Петров В.Б., Мя-ченков В.И. Расчет машиностроительных конструкций на прочность и жесткость.- М.: Машиностроение, 1981.- 333 с.

192. Шенно Д. Последние достижения в области градиентных методов безусловной оптимизации для больших задач //Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения.-1983.- Т.105. N2. - С.154-159.

193. Шпигельбурд И.Я., Атапин В.Г. Основы расчета стержневых систем методом конечных элементов: Учеб.пособие.-Новосибирск: НЗТЙ, 1992.- 50 с.

194. Шпигельбурд И.Я., Куриленко Г.А., Атапин В.Г. Внутреннее трение металлов и неразрушающий контроль циклической прочности элементов конструкций. - Новосибирск, 1989.- Деп. в ВИНИТИ 20.04.89, N 2604-В89.

195. Шпигельбурд И.Я., Атапин В.Г. Продольные и крутильные колебания прямолинейных стержней с учетом внутреннего трения материала .//Вопросы динамики механических систем виброударного действия.- Новосибирск: НЗТИ, 1980.- 0.98-110.

196. Электромеханические системы управления тяжелыми металлорежущими станками /Под ред.. С.В.Демидова.- Л.: Машиностроение, 1986.- 236 с.

197. Эльясберг М.Е., Черняк Л,Б. Теория и расчет станков на устойчивость процесса фрезерования //Станки и инструмент.- 1981.- N9.-С.3-9.

198. Acburn А., Hataschek R., Schaffer G. Machine-tool technology //American machinist.- 1980.- Vol.124. N10.-

P.105-129.

199. Atapin V.G. Los modelos matemáticos para las secciones transversales de geometría compleja /./Actas del 1 Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecanica.- Madrid. 1993.

200. Fletcher R., Powell M. J.D. A Rapidly Convergent. Descent Method for Minimization //Computer J.- 1983.- N6,-P.163-158,

201. Holzweissig, P., Hardt.ke,H. - J. Verfahren zur experimentellen Model If inching in der Masch in end i nam i k //Maschinenbautechnik - 19??.- Vol.26. Mil.- S.500-504.

202. Lull,B. Statische und dynamische Berechnung von Werkzeugmaschinengestellen //Maschinenbautechnik-- 19??,-Vol.26, N1,- S.10-13,

203. Miguirenko G.S., Atapin V.G.s Vodianitski M.M. Los modelos generalizados matemáticos de maquinas complejas y su optimización //Actas del 1 Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecanica.- Madrid, 1993.

204. Powell, M,J.D. An iterative method for finding stationary values of a function of several variables //Computer J. - 1962,- N5,- P.14?-151.

205. Roscher,A. Berechnung der dynamischen Eigenschaften von Werkzengmaschinengestellen mit Hilfe der Methode der finiten Elemente //Maschinenbautechnik.- 1978.- Vol,2?.N4,-S,156-160,

206. Vincent T,L,, Grantham W,i. Optimal ity in Parametric Systems.- Wiley: N.Y., 1981.

207. Zeleny M. Multiple Criteria Decision Making.-Me.GrawHill: N,Y,, 1982.

- 9-1 R ~