Обеспечение технологической надежности специального агрегатного оборудования со сварными корпусными деталями

• Автор: Порхунов, Сергей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.08, 05.02.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 250 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ И КАЧЕСТВА ОБРАБАТЫВАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ СО СВАРНОЙ БАЗОВОЙ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМОЙ.

1.1 Общие положения.

1.2 Анализ факторов, влияющих на точность обработки на станках со

сварной базовой несущей системой.

1.3 Обзор и анализ особенностей формирования погрешностей

обработки

1.4 Обзор и анализ методов расчета корпусных деталей станков

1.5 Обзор моделирующих подсистем

1.6 Выводы.

1.7 Цели и задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССОРА ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОГО АГРЕГАТНОГО СТАНКА .
2.1 Оценка погрешности обработки на агрегатных станках.
2.1.1 Математическая модель формирования погрешностей обработки на агрегатных станках
2.1.2 Системный подход к моделированию.
2.2 Разработка принципов моделирования сварных корпусных деталей станков
2.2.1 Обоснование выбора метода решения задачи.
2.3 Определение эффективных условий эксплуатации агрегатных станков.
2.3.1. Основные дифференциальные уравнения колебаний.
2.3.2. Анализ и исследование изгибных колебаний в вертикальной плоскости специального агрегатного оборудования.
2.4 Выводы.
3. РАЗРАБОТКА МОДУЛЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА СВАРНЫХ КОНСТРУКУЦИЙ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ СУПЕРЭЛЕМЕНТОВ.
3.1. Методика расчета сварных конструкций
3.2. Принцип работы системы
3.3. Работа с суперэлементами в при использовании подпрограммы Модуль Генерации Суперэлементов .
3.3.1. Построение конечноэлементной модели нахлсстового сварного швабЗ
3.3.2. Создание суперэлемеитов
3.3.3. Использование суперэлементов.
3.3.4 Получение решения внутри суперэлемента
3.4 Экспериментальные исследования деформации сварных и цельнометаллических образцов.
3.5 Сравнение экспериментальных данных величин деформации с расчетными
для сварных и литых образцов.
3.6. Экспериментальные исследования собственных частот сварных и
цельнометаллических образцов.
3.7 Сравнение экспериментальных и расчетных данных по перемещению точек для сварных и литых образцов на первой частоте собственных колебаний
3.7.1. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по перемещению точек литого образца, подобного стыковому сварному шву, на первой частоте собственных колебаний.
3.7.2. Сравнение экспериментальных и расчетных данных по перемещению точек образца со стыковым сварным швом на первой частоте собственных колебаний.
3.8. Экспериментальные исследования собственных частот колебаний сварных отожженных образцов.
3.9 Сравнение экспериментальных и расчетных данных по перемещению точек для сварных отожженных образцов на первой частоте собственных колебаний
3 Расчет сварного корпуса с использованием метода конечных элементов в форме метода суперэлемеитов
3 Расчет корпуса без учета сварных швов
3. Выводы
4. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ОБРАБОТКИ НА СТАНКЕ СО СВАРНОЙ БАЗОВОЙ НЕСУЩЕЙ СИСТЕМОЙ.
4.1. Описание исследуемого специального агрегатного станка.
4.2. Методика составления моделей
4.3. Исходные данные для формирования модели.
4.4. Создание геометрической модели
4.4.1. Создание геометрической модели привода главного движения силовой головки
4.4.1. Создание геометрической модели привода главного движения силовой головки
4.4.2. Создание геометрической модели привода подач
4.4.3. Создание геометрической модели сварной базовой несущей системы станка.
4.4.4. Создание геометрической модели зажимного приспособления.
4.4.5. Композиция геометрической модели станка.
4.5. Создание конечноэлементной модели
4.6. Расчет отклонений инструмента, вызванных деформацией сварной несущей системы агрегатного станка.
4.6.1. Учет в расчетной схеме сил, действующих на корпусные детали .
4.6.2. Учет в расчетной схеме условий закрепления корпусных деталей .
4.7. Параметрическая оптимизация формы сварной несущей системы агрегатного станка
4.7.1. Постановка задачи оптимального проектирования, применительно к сварным корпусным деталям металлорежущих станков
4.8 Выводы
5. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
НЕСУЩЕЙ СИСТЕМЫ АГРЕГАТНОГО СТАНКА МОДЕЛИ
5.1. Методика экспериментального определения перемещений сварной
корпусной детали агрегата расснаряжения, под действием нагружения
5.1Л. Условия проведения эксперимента.
5.1.2. Последовательность проведения эксперимента.
5.2.1 Условия проведения эксперимента.
5.2.2. Описание виброметра мод АГ
5.2.3. Последовательность проведения эксперимента.
5.3. Методика экспериментального определения вибрационных характеристик корпусной детали агрегата расснаряжения во время холостого режима работы.
5.3.1. Условия проведения эксперимента
5.3.2. Описание виброметра КОРСАР.
5.3.3. Описание вибропреобразователя мод. ВК0А.
5.3.4. Последовательность проведения эксперимента.
5.4. Методика экспериментального определения точности траектории
движения
5.5 Выводы
6 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.
6.1 Сравнение экспериментальных данных по перемещению сварной корпусной детали агрегата расснаряжения, под действием нагружения, с результатами моделирования
6.2 Сравнение экспериментальных данных по перемещению сварной корпусной детали агрегата расснаряжения на первой частоте собственных колебаний с результатами моделирования
6.3 Построение формы колебаний сварной корпусной детали агрегата во время холостого режима работы станка
6.4 Определение смещений инструмента агрегатного станка.
6.4. Рекомендации по применению полученных результатов
6.5 Выводы
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Необходимо отметить погрешности системы обратной связи, от которой зависит точность работы следящего привода, а также на измерительном преобразователе, погрешностей передаточных механизмов привода подачи и самого рабочего органа ,,0. При применении следящего привода подачи с замкнутой схемой управления имеют место два вида погрешностей, снижающих точность перемещений рабочих органов погрешности элементов привода подачи и рабочего органа, не охватываемые системой обратной связи погрешности результатов измерения величины перемещения или угла поворота рабочего органа станка измерительным преобразователем 4. Первая группа погрешностей в наибольшей степени имеет место при применении систем обратной связи с круговым ИП, которые устанавливаются на ходовом винте, измеряя угол его поворота и, через него, величину перемещения рабочего органа 4. Нагрев ходового винта вызывает его удлинение и, соответственно, увеличение накопленной погрешности по шагу. Если, ходовой винт сделан с отрицательной погрешностью по шагу или, если при установке на станке он предварительно растянут между опорами, то влияние погрешности от тепловых деформаций снижается. Осевая жесткость привода подачи станка также оказывает большое влияние на точность позиционирования рабочих органов. Погрешность результатов измерения угла поворота или величины перемещения рабочего органа станка обуславливаются многими причинами, среди которых основными являются погрешности самой системы обратной связи и, в частности, измерительных приборов ИП, вызванные погрешностями изготовления и установки ИП на станке, погрешностями электропитания обмоток ИП и др. ИП, которые появляются в процессе эксплуатации, изза погрешностей деталей и механизмов станка погрешностей геометрических параметров станка, зазоров в сопряжениях, вибраций, упругих и тепловых деформаций деталей станка, износа сопряжений. В ряде случаев неблагоприятное воздействие на точность станка с ЧПУ может оказывать его фундамент, а также условия окружающей среды пыль, вибрации, повышенная температура и др. Траектория инструмента, формируемая в известных САМсистемах, представляет собой кусочноломаную линию. Повышение точности станков с ЧПУ обуславливает необходимость повышения точности воспроизведения обрабатываемой поверхности в УП. Эта цель достигается за счт сгущения отрезков в траектории движения инструмента. В результате эффективная подача может заметно снижаться, по сравнению с расчтной. Соответственно возрастает и время обработки . В значительной степени точность обработки зависит от точности изготовления режущего и вспомогательного инструмента, точности их предварительной настройки вне станка, а так же от точности установки и зажима инструмента с оправкой или блоком на станке, при его автоматической смене механической рукой ,. Схема базирования заготовки должна обеспечивать достаточную устойчивость и жесткость ее установки, а так же требуемую точность ее ориентации в приспособлении. Это достигается соответствующими размерами и качеством базовых поверхностей, а также их взаимным расположением. Если перечисленные требования не могут быть выполнены, исходя из конфигурации обрабатываемой детали, то они должны быть обеспечены технологическими способами. Для учета вышеперечисленных погрешностей предложена база данных Таблица 1. Обзор и анализ методов расчета корпусных деталей станков Корпусные детали в большинстве случаев являются наиболее надежными в отношении усталости и износа. К корпусным деталям металлорежущих станков предъявляются высокие требования в отношении жесткости и виброустойчивости. Как показал анализ известных работ в области станкостроения 3,,,,, до настоящего времени не разработаны достаточно точные и, в то же время, надежные методы расчета сварных корпусных деталей станков. На практике они рассчитываются либо слишком приближенно на основании формул сопротивления материалов, либо проектируются на основе тщательного изучения работоспособности аналогичных деталей, причем размеры детали иногда связываются эмпирическими зависимостями с параметрами машины, мало влияющими на их выбор.