pronikov_a_s_1994_t_1 (830969), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Разработанная САПР ШУ АП имела следующие особенности: наличие достоверных математических моделей и методов расчета аэро- статических подшипников, основанных на оптимизации их основных эксплуатационных характеристик и конструктивных размеров; наличие обширной информации о возможных вариантах компоновки ШУ для конкретных технологических процессов, возможность ее корректировки и доработки с учетом специфических особенностей объекта проектирования; возможность прогнозирования эксплуатационных характеристик ШУ на стадии проектирования, получение их оптимальных значений; возможность выпуска полного комплекта конструкторской документации автоматизированным способом. Область рационального использования ШУ АП была расширена путем оптимизации их параметров на основе алгоритма функционирования многоуровневой САПР (рис.
5.23), Многолетний опыт создания ШУ АП (структурная оптимизация) и применения методов их математического моделирования (параметрическая оптимизация) позволяет по чать из банка данных необходимый вариант мпоновки ШУ для разрабатываемого техн огического процесса. К уровню 1 САПР (блоки 1 — 5) носятся собственно ШУ как законченные изделия, различающиеся по функциональному значению, структуре и т. д., т. е. имеющие определенный набор признаков.
Выявление структуры ШУ на уровне 1 представляет собой авто- 17А20П ФЗО: Рис... ме с . 5 21. Се . й тао станков иа базе станка модели 17А20: иво. ом ' а — патрон ны одн. Л осуппортный; б — с центральным пр д й в хс ппо тный" г — прутиовый односуппортный; д — многоцелевои двухсу р з — для двусторонне о — ей обработки деталей (двухшпиндельный, иентровальныи для о р бработки концов валов; к — для обработки б б цов валов и двухсуппортныи с центральным р д ф езе но-токарный патронный; ж — прецизионный патронно-ц р д ", . ст ойством, а —,, езернодвухсуппортный, с сегментным загрузочным у р труб вращающимся инструментом матизированный поиск готовых структур, имеющихся в базе данных и удовлетворяющих максимальному числу требований, сформулированных в техническом задании на проектирование ШУ (блок 1). Например, в коде технического задания на рис.
5.23 использованы следующие обозначения: СС вЂ” сверление сверлами; 04 — 2 — интервал диаметров сверл от 0,4 до 2 мм; 2 — число степеней свободы вала;  — условное обозначение вала; 10 — 72— интервал частот вращения вала, тыс. мин — 1. 5 — окружная скорость вала, м/с; 1 — число степеней свободы корпуса ШУ. В случае несоответствия выбранного варианта требованиям технического задания (блок 4) производится оценка элементов компоновки — переход на уровень 11 САПР.
Уровень 11 (блоки 6 — 8) определяет все конструктивно обособленные элементы ШУ, набор которых позволяет получить его обобщенную компоновку без искажения пространственного расположения составных частей и их взаимосвязи. Поэтому в уровень 11 входят как основные узлы конструкции (вал в сборе, корпус с подшипниками, шпиндель, который часто является статором электродвигателя), так и обособленные детали, необходимые для получения завершенной компоновки на уровне 1 (штуцер, заглушка, кожух, цанга, втулка для крепления инструмента и др.). Уровень 111 (блок 9) позволяет спроектировать детали, из которых собирается ШУ, и некоторые самостоятельные детали, не вошедшие в уровень 11.
Способ представления элементов на уровнях 11 и 111 — контурно-табличный, причем контуры большинства деталей, составляющих ШУ, оформляются на уровне 11. Уровень 17 (блок 10) — элементарный; сюда включены все конструктивные элементы, которыми (в соответствии с их функциональным назначением) могут дополняться предыдущие уровни структуры ШУ. К таким элементам относятся проточки, фаски, канавки, отверстия и т.
п. Поскольку аэростатические подшипники используются главным образом в высокоскоростных и малонагруженных ШУ, наиболее эффективными критериями их оптимизации (проводимой в блоке 7) являются минимум приведенной массы шпинделя и максимум жесткости несущего воздушного слоя. Минимизируя значение приведенной массы шпинделя при известной форме его колебаний, подбирают межопорное расстояние, обеспечивая тем самым максимальную устойчивую частоту вращения шпинделя. Выходные параметры точности ШУ АП в значительной степени зависят от жесткости несущего воздушного слоя.
При проектировании такого ШУ, в качестве заданных величин обычно принимают параметры подводимого воздуха (давление поддува, вязкость, показатель адиабаты, газовую постоянную, температуру) и начальные параметры подшипника (диаметр и длину, число рядов дросселей и число дросселей в одном ряду). Тогда параметром, оказывающим самое сильное влияние на выходные характеристики подшипника, является отношение- входного и выходного сопротивлений, т.
е. сопротивлений дросселя и рабочего зазора. Рис. 5.23. Схема алгоритма функционирования САПР ШУ АП: 1 — ввод кода технического задания; 2 — синтез исходной компоновки; 8 в банк исходных компоновок; 4 в анализ, согласование и утверждение технического задания; б — отображение элементов компоновки на экране дисплея; б — построение таблицы иерархии элементов компоновки; 7 — доработка компоновки, расчет параметров, оптимизация; 8— анализ, согласование и утверждение технического проекта; 9 — набор подпрограмм («Виды», «Разрезы», «Спецификации» и т. д.); -10 — проверка соответствия элементов компоновки функциональному назначению; 11 в проверка комплектности конструкторской документации рабочего проекта; 12— печать конструкторской документации Р 0,0Х д М 00~ ~И ид~,/~ Рис.
5.24. Оптимальные параметры аэростатического подшипника д,р11., обеспечивающие максимальную частоту ь вращения шпинделя: 1 — д р — — 0,4 мм; 2 — д„р — — 0,2 мм; 3 — д„р — — 0,3 мм Оптимальные значения относительного диаметра О,р „, дросселя (в зависимости от относительного давления р,) и диаметра д,р,„, дросселя (в зависимости от величины зазора Л в подшипнике и давления р, поддува), обеспечивают максимальные значения жесткости подшипника 121~. Рис. 5.25.
Изображение объекта проектирования (ступенчатого вала), полученное с помощью САПР ШУ АП С учетом полученного решения находят оптимальные соотношения конструктивных размеров аэростатического подшипника, обеспечивающие максимальные значения частоты вращения шпинделя (рис. 5.24). При этом про- Рис.5.26. Фрагмент конструкции шпиндельного узла, полученный на плоттере с помощью САПР ШУ АП ведена параметрическая оптимизация ШУ (уровень 11 САПР, см. рис. 5.23).
В прикладной САПР любых изделий машиностроения важную роль играет автоматизированный выпуск конструкторской документации, большую часть которой составляют чертежи. Для реализации САПР ШУ АП был разработан пакет прикладных программ обработки графической информации КОНТУР. Пакет не является узкоспециализированным и легко может быть использован для любого другого изделия как машиностроения, так и других отраслей промышленности. Для ввода графической информации, а также обеспечения пользователю возможности оперировать ею разработаны упрощенные геометрические математические модели графических элементов на основе контурно-табличного метода.
При этом любой геометрический объект разбивается на ряд контуров, границами которых служат реальные или мнимые поверхности. В описываемой САПР принято изображать объекты рассеченными вдоль оси без нанесения штриховки (рис. 5.25) и излишней дета- лизации. Система координат расположена так, что ось Х проходит через ось объекта, а ось )" отстоит от левого торца объекта на определенное расстояние хо.
Объект разбивают на замкнутые или разомкнутые контуры 1 — 4, а также линии 02 — 12 и 04 — 14 для упрощения разложения. Всем точкам излома (перегиба) контура присваивают номер, начиная с нулевого. Координаты х и и точек всех контуров хранятся в памяти или заносятся в таблицу., где Й, — номер контура; Й, — номер точки (см. 01г 11~ 21~ ~1~ 02г 12 ~2~ ~2ф ° ") ° При классификации конструктивные элементы ШУ группируют по конструктивному признаку (валы, корпуса, заглушки и т. д.).
Кроме того, в классификации используют типовой и порядковый признаки. Каждый тип элемента полученной конструкции определяет показатели качества изделия. На любой стадии выполнения проектных процедур пользователь может вернуться к началу либо к промежуточному этапу разработки, Рис. 5.27. Схема раскатки многошпиндельной коробки что экономит машинное время.
Продолжительность проектирования одного прецизионного ШУ АП средней сложности (рис. 5.26) составляет 80 — 100 ч при уровне автоматизации 60 %, который может быть в реальных условиях увеличен до 80 %. Проектирование многошпиндельн ы х к о р о б о к. Наиболее полно автоматизируют процесс конструирования узлов из унифицированных элементов и деталей. В этом случае сведения по унифицированным деталям и сборочным единицам хранятся в банке данных. ЭВМ по заданным характеристикам может выбирать детали и целые сборочные узлы.
При этом значительно упрощаются формирование массивов исходных данных и выполнение вспомогательных работ, связанных с подготовкой проектной документации. Максимальный уровень унификации среди специальных механических узлов металлорежущих станков имеют многошпиндельные коробки, а также насадки агрегатных станков и автоматических линий ~19]. При автоматизированном проектировании многошпиндельных коробок и насадок на ЭВМ выполняют следующие расчеты: пересчет координат шпинделей и промежуточных валов из одной системы координат в другую; определение нагрузок на шпиндели и исполнительные органы (силовые головки, силовые столы, шпиндельные бабки); выбор комплектов шпинделей; проверку совместности сборочных еди- ниц и деталей многошпиндельной коробки или насадки; силовой расчет деталей и узлов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
