Decomposition method in design of multifunctional machines
- Authors: Atapin V.G.1
-
Affiliations:
- Issue: No 1 (2014)
- Pages: 61-68
- Section: EQUIPMENT. INSTRUMENTS
- URL: https://journals.rcsi.science/1994-6309/article/view/302195
- ID: 302195
Cite item
Full Text
Abstract
The main purpose of designing of supporting constructions of heavy multifunctional machines is the reduction of mass at the given precision and productivity of working. To achieve this objective, the technology of rational design of supporting constructions offered by us uses the decomposition method and the finite elements method in combination with optimization methods. The technology has four stages: 1) calculation (computation) of external all forces and loads, 2) as a result of the boundary conditions (force, kinematics) for individual supporting constructions are formed, 3) the problem of the final optimal distribution of a material by the individual supporting constructions with the real cross-section is solved; 4) dynamic analysis. Due to the large-scale computational model of the machine bearing system, consisting of a consistent set of interconnected basic details, on a design stage it is proposed to use the substructure, derived from the basic details. On the example of designing heavy machining center column it is shown that the application of the substructure significantly reduces the dimensionality of the model and the time of an actual design of the base detail. Strain field of the optimal column substructure is consistent with the strain field of columns, which is obtained when calculating the machine carrying system, consisting of basic details of a simplified column while coming up to the precision standards of machining. The turning angle of the optimal column with real cross-section is less than the column as part of the support system with simplified geometry for basic items - 0.0778 rad and 0.1495 rad, respectively, i.e. torsional stiffness of the optimal column is higher.
About the authors
V. G. Atapin
Email: atapin.49@mail.ru
D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, e-mail: atapin.49@mail.ru, metal_working@mail.ru
References
- Каминская В.В., Левина З.М., Решетов Д.Н. Станины и корпусные детали металлорежущих станков. − М.: Машгиз, 1960. − 362 с.2. 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. №2. − С. 206 – 211.3. Есимура, Такэути, Хитоми. Оптимальное проектирование несущих конструкций МРС с учетом стоимости изготовления, точности и производительности // Труды АОИМ: Конструирование и технология машиностроения − 1984. − Т.106. № 4. − С. 213 – 220.4. Хомяков В.С. , Яцков А.И. Оптимизация несущей системы одностоечного токарно-карусельного станка//Станки и инструмент.− 1984.− № 5.− С.14 – 16.5. Атапин В.Г. Проектирование несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков с учетом точности, производительности, массы // Вестник машиностроения. – 2001. – № 2. – С. 3 – 6.6. Reklaitis G.V., Ravindran A., Ragsdell K.M. Engineering Optimization. – John Wiley and Sons, Inc., New York. 1983. 7. Атапин В.Г. Расчетное проектирование несущих конструкций тяжелых многоцелевых станков // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2011. – № 3 (52). – С. 27 – 34.8. Атапин В.Г. Моделирование несущей системы тяжелого поворотно-подвижного стола // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 1 (54). – С. 56– 63.9. Атапин В.Г., Гапонов И.Е., Павин А.Г. Автоматизация проектирования тяжелых многоцелевых станков // I Всесоюзный съезд технологов-машиностроителей. – М., 1989. – С. 42–43.10. Атапин В.Г. Оптимальное проектирование корпуса шпиндельной бабки тяжелого многоцелевого станка // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2012. – № 2 (55). – С. 27–32.
Supplementary files
