Влияние силовых смещений корпусных деталей на точность станков

• Автор: Сергейкин, Олег Анатольевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

1. АНАЛИЗ РАБОТ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЕТАМ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
1.1. Факторы, определяющие конструкцию корпусных деталей металлорежущих станков
1.2. Особенности конструктивного оформления различных корпусных деталей металлорежущих станков
1.3. Методы расчета корпусных деталей металлорежущих станков
Выводы
Задачи исследования
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СИЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
2.1. Особенности геометрических и конечноэлементных моделей, используемых в расчетной схеме
2.2. Учет в расчетной схеме сил, действующих на корпусные детали
2.3. Учет в расчетной схеме условий закрепления корпусных деталей
Выводы
3. РАСЧЕТ СИЛОВЫХ СМЕЩЕНИЙ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
3.1. Влияние податливости затянутых стыков на силовые смещения корпусных деталей металлорежущих станков
3.2. Приведение силовых смещений корпусных деталей к зоне резания
3.3. Экспериментальное исследование силовых смещений корпусных деталей
высокоточного токарного станка
Выводы

4. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ФОРМЫ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ НА БАЗЕ КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНЫХ РАСЧЕТОВ ИХ СМЕЩЕНИЙ
4.1. Общая постановка задач оптимального проектирования конструкций
4.2. Постановка задачи оптимального проектирования применительно к корпусным деталям металлорежущих станков
4.3. Параметрическая оптимизация формы корпусной детали на примере
корпуса шпиндельной бабки токарного станка
Выводы
5. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ, ПРИМЫКАЮЩИХ К ЗАТЯНУТЫМ СТЫКАМ
5.1. Постановка задачи
5.2. Описание расчетной схемы элемента затянутого стыка
Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ №
ПРИЛОЖЕНИЕ №

Современное машиностроительное производство ставит перед станкостроением задачи повышения точности и производительности металлорежущих станков, а также требования по минимизации их стоимости. Это приводит к необходимости поиска новых и усовершенствования существующих конструкций станков, к необходимости использования научно обоснованных методик проектирования, основанных на математическом моделировании различных процессов, происходящих в станке, обеспечивающих возможность оценки точности станка и влияния на нее отдельных узлов уже на начальных стадиях проектирования. Применение таких методик ускоряет процесс разработки проекта, обеспечивает возможность оптимизации конструкции и приводит к значительному уменьшению затрат на создание и доработку опытных образцов.
Одним из перспективных направлений для внедрения научно обоснованных методик проектирования является конструирование корпусных деталей металлорежущих станков. В настоящее время при проектировании корпусных деталей металлорежущих станков преимущественно используются расчетные схемы, в которых реальные конструкции металлорежущих станков представлены в виде простейших балочных и пластинчатых моделей, а также общие эмпирические рекомендации, полученные на основе экспериментальных исследований существующих корпусных деталей. Такой подход не позволяет строго обосновать целесообразность применения той или иной конструкции корпусной детали и значительно затрудняет оценку новых конструкций корпусных деталей, по которым отсутствуют экспериментальные данные.
Вместе с тем, значительное развитие в последнее время методов расчета точности станков, а также математического моделирования напряженно-деформированного состояния, прежде всего, метода конечных элементов, дает возможность разработки и внедрения новых, более точных и эффективных методик расчета и оптимизации корпусных деталей станков.

требование необходимо, в основном, для обеспечения более качественного конечноэлементного разбиения.
2. Несмотря на наличие во многих САЕ-системах собственных
геометрических препроцессоров, геометрические модели следует строить в САВ-системах, а уже затем передаваться в САЕ-системы через трансляторы. При этом желательно их строить путем упрощения уже существующих конструкторских моделей.
Данный подход обеспечивает лучшее качество и меньшие сроки подготовки геометрических моделей.
3. Участки геометрической модели, на которых впоследствии будут
прикладываться силы или условия закрепления, следует выделять в отдельные поверхности.
4. Для конечноэлементной модели следует использовать сетку из
тетраэдрических элементов второго порядка (с дополнительными узлами
на серединах сторон).
Преимущество тетраэдрических элементов перед элементами с другой топологией заключается в том, что при их использовании обеспечивается возможность автоматического разбиения геометрической модели на конечные элементы. Существующие в настоящее время алгоритмы разбиения на гексаэдрические элементы не обеспечивают возможности такой автоматизации разбиения для объемов сложной формы. Использование тетраэдрических элементов второго порядка обусловлено тем, что они дают более точные результаты по сравнению с тетраэдрическими элементами первого порядка (без дополнительных узлов на серединах сторон) при одном и том же количестве узлов в конечноэлементной модели.
5. Следует сгущать конечноэлементную сетку вблизи точек, смещения которых представляют интерес.
6. Для оценки погрешности расчета, связанной с размерами конечных элементов, необходимо проводить расчет несколько раз для разных