Повышение эффективности ранних стадий проектирования металлорежущих станков на основе структурного синтеза формообразующих систем

• Автор: Ивахненко, Александр Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 244 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ РАБОТЫ
1.1. Технико-экономические показатели и этапы проектирования металлорежущих систем
1.2. Автоматизация концептуального проектирования металлорежущих систем
1.3. Основные положения теории формообразования поверхностей резанием
1.4. Описание, анализ и синтез компоновок
1.5. Методы описания и проектирования кривых и поверхностей, используемых в системах САБ/САМ
1.6. Оптимизация при проектировании металлорежущих систем
1.7. Выводы. Постановка цели и задач исследования
2. МЕТОД СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СИСТЕМ
2.1. Математическая модель процесса формообразования
2.2. Разложение уравнения поверхности на элементарные движения формообразования
2.3. Разработка структур металлорежущих систем для обработки поверхности и множества поверхностей
2.4. Анализ возможностей выпуска новых деталей на существующем оборудовании
2.5. Разработка схем приближенного формообразования поверхностей
2.6. Выводы
3. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КРИВЫХ И ПОВЕРХНОСТЕЙ
И МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СИСТЕМ ДЛЯ ИХ ОБРАБОТКИ
3.1. Математические основы проектирования поверхностей и
кривых в формообразующем виде
3.2. Разработка типовых математических моделей поверхностей и

кривых; исследование их характеристик
3.3. Проектирование и формообразование цилиндрических деталей
с криволинейными поперечными сечениями
3.4. Выводы
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СИСТЕМ НА РАННИХ СТАДИЯХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
4.1. Критерии выбора рациональных структур металлорежущих систем
4.2. Взаимосвязи критериев выбора с основными техникоэкономическими показателями
4.3. Многокритериальная оптимизация структур металлорежущих систем
4.4.Вывод ы
5. КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СИСТЕМ ДЛЯ ОБРАБОТКИ КОНВОЛЮТНЫХ, АРХИМЕДОВЫХ
И ЭВОЛЬВЕНТНЫХ ЧЕРВЯКОВ
5.1. Разработка структур металлорежущих систем для обработки червяков
5.2. Выбор рациональных вариантов структур на основе многокритериальной оптимизации
5.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Обеспечение конкурентоспособности продукции современного машиностроения требует создания высокоэффективного технологического оборудования при минимальных сроках его проектирования, что невозможно без автоматизации процесса проектирования. Эффективность автоматизированного проектирования существенно повышается в том случае, если обеспечивается его непрерывность, начиная с самых ранних стадий. Именно на этих стадиях, включающих предпроектные исследования, разработку технического задания и технического предложения, формируется до 80-85% затрат на изготовление и эксплуатацию технологического оборудования.
При разработке концепции формируется структура металлорежущей системы - определяются составляющие ее элементы (станок, приспособления для детали и инструмента, режущий инструмент) и связи между ними (реализуемый процесс формообразования и компоновка), то есть выполняется структурный синтез. Данная задача традиционно считается трудно формализуемой, поэтому автоматизация концептуального проектирования основана, как правило, на организации информационного обеспечения и применении методов поискового конструирования. Это существенно ограничивает возможности проектировщика в создании новых конструкций на основе многовариантного синтеза и выбора ограниченного числа вариантов структур металлорежущих систем, имеющих высокие технико-экономические показатели для дальнейшей проработки. Используемые при сравнении вариантов критерии качества относятся, в основном, к конструкционным компоновкам станков, и их применение требует достаточно детальной проработки структур металлорежущих систем и приводит к увеличению сроков выполнения проектных работ.
Появление новых видов машин, транспортных средств и т.п. привело к широкому использованию сложных геометрических форм, которые довольно часто определяют их основные характеристики. Необходимость в обработке сложных поверхностей требует создания нового технологического

метод. Номинальная поверхность детали может быть описана в системе координат детали 80 уравнением в параметрической форме
г0 = г0 (и,у), (1.4)
где г0 - радиус-вектор, имеющий начало в точке 0 системы координат Эо, что
эквивалентно расширенному представлению
х - х(и,у); у = у(и,у); 2 = 2(и,у). (1.5)
Переменные и, V представляют собой криволинейные координаты
(параметры) на поверхности (рис.1.6).
Рис. 1.6. Криволинейные координаты на номинальной поверхности детали
Для определенности считают, что нормаль N к номинальной поверхности детали в некоторой ее точке А(и,у) всегда будет направлена в сторону от материала детали. Уравнение нормали к номинальной поверхности детали в точке А(и,у) может быть представлено в виде векторного произведения
N = ги- гу, (1.6)
где г и иг, - частные производные функции (1.4) по параметрам и и V: