Главная » 2014 » Июнь » 29 » Скачать Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков. Каменев, бесплатно
04:02
Скачать Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков. Каменев, бесплатно
Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков
Диссертация
Автор: Каменев, Сергей Владимирович
Название: Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков
Справка: Каменев, Сергей Владимирович. Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков : диссертация кандидата технических наук : 05.13.12 / Каменев Сергей Владимирович; [Место защиты: Оренбург. гос. ун-т] - Оренбург, 2009 - Количество страниц: 211 с. ил. Оренбург, 2009 211 c. :
Объем: 211 стр.
Информация: Оренбург, 2009
Содержание:
Введение
1 Состояние вопроса и постановка задач
11 Актуальность применения САЕ-технологий в промышленности
12 Проблемы использования САЕ-систем
13 Инженерный анализ в станкостроении
14 Постановка цели и задач работы
2 Математические модели стыков элементов НСС
21 Математическая модель для расчета параметров жесткости стыков
22 Алгоритм формирования модели стыка
23 Математическая модель для расчета параметров демпфирования стыков
3 Инженерный анализ шпиндельных узлов в САЕ-системе А^УБ
31 Математическое описание модели шпиндельного узла
32 Анализ статической жесткости
33 Анализ динамических характеристик
331 Определение собственных частот колебаний
332 Анализ динамических характеристик
34 Методика создания программного средства в среде САЕ-системы
35 Апробация разработанного программного средства
4 Методика моделирования несущих систем станков
41 Обоснование выбора типа расчетной модели
411 Статический анализ деталей
412 Определение собственных частот и форм колебаний деталей
42 Математическое описание модели несущей системы
43 Методика автоматизированного построения модели несущей системы станка
431 Структура сценария, реализующего модель базовой детали
432 Структура сценария, реализующего модель стыка
433 Структура сценария, реализующего модель привода
434 Процедура формирования модели несущей системы станка
5 Исследование статических и динамических характеристик в рабочем пространстве станка
51 Анализ результатов натурных и вычислительных экспериментов
52 Анализ изменения характеристик несущей системы в рабочем пространстве станка
521 Анализ изменения статической жесткости в рабочем пространстве станка:
522 Анализ изменения динамических характеристик в рабочем пространстве станка
523 Выводы по результатам анализа
Введение:
Актуальность темы. Станкостроение — важнейшая отрасль экономики, определяющая темпы развития машиностроения и, в значительной степени, влияющая на рост внутреннего валового продукта. В последние годы наше государство стало предпринимать серьезные меры по созданию условий для возрождения станкостроения. Приказом Минпромэнерго России от 27.12.2007 г. №575 утвержден план развития отрасли, содержащий комплекс мероприятий, направленных на стимулирование инвестиционной деятельности и развитие экспортного потенциала предприятий отечественного станкостроения, стимулирование инновационного развития отрасли, а также систему подготовки кадров для станкоинструментальной промышленности.
Согласно прогнозу к 2010 году ежегодное потребление металлорежущих станков (МС) предприятиями машиностроительного комплекса, в том числе военно-промышленного, оценивается порядка 35,0 тыс. единиц. При этом планируется 80 % потребления покрывать за счет отечественного производства, 20 % - за счет импорта. Производство станков с ЧПУ должно составлять около 18-20 тыс. штук, в том числе обрабатывающие центры — 7-8 тыс. штук.
Для выполнения прогнозируемых темпов развития экономики необходимо сокращение сроков разработки новых станков, что реализуется внедрением CALS (ИГО!) - технологий. Неотъемлемой составляющей CALS -технологий для высокотехнологичных станков является инженерный анализ их несущих систем, реализуемый на базе универсальных CAE-систем (Computer Aided Engineering). Однако эффективность использования данных систем в отечественном станкостроении сдерживается отсутствием формализованного аппарата по их применению. Поэтому разработка автоматизированных средств поддержки и сопровождения CAE-систем, формализующих процесс их использования при проектировании МС, является актуальной научной задачей.
Решение научной задачи выполнялось в рамках приоритетных направлений развития науки и техники «Производственные технологии» из перечня критических технологий РФ, а также в рамках федеральных целевых программ: «Национальная технологическая база» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы».
Работа выполнена в рамках финансируемой Рособразованием бюджетной темы № 1.4.06 «Разработка методологии создания высокоэффективных производственных систем нового поколения с заданными свойствами» на кафедре технологии машиностроения, металлообрабатывающих станков и комплексов ГОУ ОГУ.
Объект исследования - универсальные автоматизированные системы инженерного анализа, САЕ-системы.
Предмет исследования — адаптация и формализация использования САЕ-систем в САПР технических систем (на примере металлорежущих станков).
Цель работы — повышение эффективности автоматизированного проектирования металлорежущих станков в среде универсальных САЕ-систем.
Задачи работы. Для достижения цели работы необходимо решить следующие задачи:
• создать математические модели для расчета параметров жесткости и демпфирования подвижных и неподвижных стыков в несущих системах металлорежущих станков (НСС);
• разработать методику создания программного средства в среде САЕ-системы, в автоматическом режиме формирующего модель элемента НСС;
• разработать программное средство в виде модуля-препроцессора САЕ-системы для определения статических и динамических характеристик шпиндельных узлов МС;
• разработать методику автоматического построения параметризованной модели НСС с возможностью ее перестроения при изменяющихся параметрах объекта;
• разработать методику исследования статических и динамических характеристик МС в его рабочем пространстве по электронной параметризованной модели;
• апробировать разработанные средства поддержки и сопровождения на примере конкретных моделей станков.
Научная новизна диссертации заключается в разработке автоматизированных средств поддержки и сопровождения САЕ-систем, направленных на повышение эффективности автоматизированного проектирования МС, и включает:
• формализацию применения универсальных автоматизированных систем инженерного анализа при проектировании МС;
• методику генерации в автоматическом режиме моделей несущей системы станка;
• методику исследования статических и динамических характеристик МС в его рабочем пространстве по электронной параметризованной модели.
Практическая значимость работы состоит в совокупности разработанных программных средств и практических методик, позволяющих широко использовать универсальные автоматизированные системы инженерного анализа при проектировании МС. Главной практической ценностью работы является реализация двухуровневой методологии: системный программист САЕ-системы — инженер-пользователь. Совокупность предложенных в работе решений позволяет системному программисту САЕ-системы оперативно разработать необходимое для конкретного производства программное обеспечение. Практическая значимость работы также представлена в виде законченных программных средств:
• модуль-препроцессор инженерного анализа шпиндельных узлов, использующий средства программирования САЕ-системы «ANSYS»;
• электронная математическая параметризованная модель консольно-фрезерного станка.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием основных положений теории автоматизации проектирования, теории алгоритмов, испытаний станков, планирования эксперимента, теории упругости, теории моделирования. Были использованы методы теории вероятностей и математической статистики, дифференциального и интегрального исчисления, аналитической геометрии и линейной алгебры; методы аппроксимации функций. При разработке программных модулей использовались методы структурного и объектно-ориентированного программирования.
Реализация работы. Результаты работы, представленные в виде методического, программного, информационного обеспечения и практических рекомендаций, приняты к использованию на Оренбургских предприятиях ОАО «Гидропресс», ФГУП ПО «Стрела», а также используются в учебном процессе кафедр «Технология машиностроения, металлообрабатывающие станки и комплексы» и «Системы автоматизации производства» Оренбургского государственного университета.
На защиту выносятся:
• методика автоматизированного построения модели шпиндельного узла в среде САЕ-системы;
• методика автоматизированного построения реконфигурируемой параметрической модели несущей системы МС в среде САЕ-системы;
• методика исследования статических и динамических характеристик МС в его рабочем пространстве по электронной параметризованной модели.
Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских научно-технических и научно-практических конференциях: второй и третьей всероссийских научно-практических конференциях «Компьютерная интеграция производства и ИЛИ технологии» (Оренбург, 2005 и 2007 г.); четвертой, пятой и шестой всероссийских научно-практических конференциях (с международным участием) «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» (Оренбург, 2005, 2006 и 2007 г.); Х1-й международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в прикладных задачах» (Воронеж, 2006 г.); международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (Курган, 2006 г.).
