Материал: Синтез и анализ компоновок металлорежущих станков (90
Синтез возможных кодов компоновок
Синтез осуществляется в результате возможных преобразований исходного (первичного) кода компоновки путём применения свойств цепей формообразования и правила круговой перестановки блоков, по схемам, представленным на рис. 2.
Применение свойств цепей формообразования и правила круговой перестановки блоков не изменяет формообразующих возможностей станка.
В соответствии со свойствами цепей формообразования, возможно следующее:
- перестановка соседних блоков, совершающих прямолинейные движения
относительно разных осей – XY = YX, XZ = ZX,YZ = ZY;
- перестановка соседних блоков один, из которых совершает вращательное движение, а другой прямолинейное относительно одной оси – XA = AX,
YB = BY, ZC = CZ;
- объединение блоков, совершающих одинаковые движения относительно одной и той же оси в один блок – XX = X, YY = Y, ZZ = Z, AA = A, BB = B, CC = C.
Y B V E
X
Z A C U W D R
Рис. 2. Схемы круговой перестановки блоков
Синтез возможных формул компоновок станка
Выполняется путем включения в возможные коды компоновок стационарного блока. Стационарный блок обозначается символом – 0.
Различные формулы компоновок получают в результате подстановки символа – 0 на любое возможное место в каждый код компоновки.
Анализ компоновок
Выполняют в два этапа. На первом этапе осуществляют отбор предпочтительных компоновок из числа возможных. На втором этапе из наиболее предпочтительных компоновок определяют оптимальную.
Отбор предпочтительных компоновок
На этом этапе варианты компоновок оценивают, как правило, лишь качественно, на основании опыта и интуиции конструктора, с учётом требований технического задания.
Отбор компоновок в основном предопределяется функциональным назначением станка и условиями его эксплуатации. Учёт заданных факторов и ограничений при отборе компоновок осуществляют выполнением определённых условий отбора, основанных на технологических и конструктивных соображениях.
Для анализа сложных компоновок (чаще всего многоцелевых станков)
разработаны типовые условия отбора, учитывающие определённые факторы и ограничения [1]. Группы условий, характерные типовые условия отбора и соответствующие им структурные признаки в формулах компоновок представлены в табл. 1.
Синтез возможных компоновок и отбор предпочтительных из их числа можно выполнять на ПК с использованием программы KOMPONOVKA. В этом случае условия отбора вводятся в виде структурных формул. Структурная формула отбора компоновок составляется в виде последовательности символов и может быть простой или сложной, состоящей из нескольких простых.
При составлении структурных формул отбора применяют правила алгебры логики, используя функции инверсии (отрицания), конъюнкции (умножения) и для сложных формул – дизъюнкции (сложения). Простая структурная формула должна иметь столько символов, сколько их в формуле компоновки. Знак отрицания не является самостоятельным символом в структурной формуле.
|
|
Таблица 1 |
|
Типовые условия отбора формул компоновок |
|
|
|
|
|
Условия отбора |
Структурные признаки в формуле |
|
1 |
2 |
1. Условия отбора, исключающие влияние массы заготовки и узлов станка |
||
1. |
Исключение влияния массы |
Заготовка вертикального |
заготовки при подъеме и опускании. |
перемещения не имеет |
|
2. |
Исключение влияния массы |
Стол неподвижен или подвижен в |
заготовки при горизонтальных |
одном горизонтальном направлении |
|
перемещениях узлов. |
|
|
3. |
Отсутствие влияния массы узлов |
Продольно-подвижный блок |
станка при продольном |
примыкает к стационарному |
|
перемещении. |
|
|
4. |
Отсутствие влияния массы узлов |
Горизонтально-подвижные блоки |
при горизонтальных перемещениях. |
примыкают к стационарному блоку |
|
|
|
|
2. |
Условия отбора, связанные с загрузкой и сменой заготовки |
|
|
|
|
1. |
Возможность установки и |
Продольно-подвижный блок на |
обработки длинных деталей. |
неподвижном основании |
|
2. |
Возможность поточной загрузки и |
Стол имеет одно продольное |
разгрузки. |
перемещение |
|
3. |
Смена заготовок путем применения |
Стол (со встроенными поворотными |
двух поворотных столов. |
столами) неподвижен |
|
|
|
|
4. |
Смена заготовок путем применения |
Стол неподвижен или подвижен в |
двух поворотных столов с |
одном горизонтально-продольном |
|
допущением. |
направлении |
|
|
|
|
5. |
Возможность встраивания станка в |
Стол неподвижен |
автоматическую линию |
|
|
6. |
Возможность встраивания станка в |
Стол неподвижен или подвижен в |
автоматическую линию с |
одном горизонтальном направлении |
|
допущениями |
|
|
3. |
Условия отбора, направленные на повышение точности станка |
|
1. |
Возможность увеличения |
Аксиально-подвижный блок |
холостого аксиального хода для |
примыкает к стационарному в ветви |
|
автоматической смены инструментов, |
инструмента |
|
не увеличивая вылета направляющих. |
|
|
2. |
Сокращение размерной цепи, |
Аксиально-подвижным является |
обеспечивающей параллельность оси |
шпиндельный блок компоновки |
|
шпинделя с аксиальным движением. |
|
|
3. |
Повышение симметричности |
Расположение продольно-подвижного |
направляющих относительно силовой |
блока по возможности дальше от |
|
зоны. |
инструментального блока |
|
|
Окончание таблицы 1 |
|
|
1 |
2 |
|
|
4. Уменьшение влияния |
Шпиндельный (инструментальный) блок |
температурных деформаций |
является аксиально-подвижным |
шпиндельного блока. |
|
|
|
5. Повышение жесткости за счет |
Вертикально-подвижный блок примыкает |
рамных и винтовых поддержек. |
к стационарному |
|
|
4. Условия отбора, связанные с динамическими свойствами компоновки |
|
|
|
1. Уменьшение вертикально- |
Вертикально-подвижный блок является |
подвижных и консольных масс. |
первым или предпоследним блоком |
2. Уменьшение преимущественно |
Преимущественно подвижный блок (блок |
подвижных масс. |
Z) является первым или предпоследним |
|
блоком компоновки |
3. Подвижные массы |
Подвижные блоки расположены по обе |
распределены между двумя |
стороны стационарного блока |
ветвями компоновки. |
|
4. Повышение устойчивости масс |
Чем больше ход имеет блок, тем ближе он |
по их расположению в |
должен быть расположен к |
компоновке. |
стационарному блоку |
|
|
5. Условия отбора, связанные с унификацией вариантов исполнений |
|
компоновки |
|
1. Возможность изготовления |
Стол неподвижен, а соседний блок |
станков с увеличенным |
подвижен в направлении вертикального |
вертикальным ходом. |
хода, или стол подвижен только в этом |
|
направлении |
2. Возможность изготовления |
Стол (основание) неподвижен |
станка с наклоняемыми столами. |
|
|
|
3. Возможность изготовления |
Продольно-подвижный стол заменяется |
специализированного станка для |
круглым столом |
полярной системы координат. |
|
|
|
4. Возможность изготовления |
Стол неподвижен, а соседний блок |
станка с увеличенным |
подвижен в направлении поперечного |
поперечным ходом. |
хода, или стол подвижен только в этом |
|
направлении (только для горизонтальных |
|
компоновок) |
|
|
5. Возможность изготовления |
Стол неподвижен, а соседний блок |
станка с увеличенным |
подвижен в направлении продольного |
продольным ходом. |
хода, или стол подвижен только в этом |
|
направлении |
|
|
Вкачестве символов в структурных формулах отбора используют:
-все буквы, применяемые при составлении формул компоновок;
-цифру 1, обозначающую вертикально-подвижный блок;
-цифру 2, обозначающую блок, совершающий вращательное движение;
-знак *, обозначающий любой возможный блок;
-знак –, обозначающий отрицание следующего за ним символа. Структурные формулы, отвечающие типовым условиям отбора
компоновок, приведённым в табл. 1, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Структурные формулы отбора компоновок
Типовое условие отбора в |
Структурная формула |
соответствии с табл.1 |
отбора |
|
|
1.1 |
‾1‾101C + ‾10‾0‾0C + 0‾0‾0‾0C |
|
|
1.2 |
‾10‾0‾0C + 0‾0‾0‾0C |
|
|
1.3 |
‾X‾XX0C + ‾X‾00‾0C + ‾00‾0‾XC + 0X‾X‾XC |
|
|
1.4 |
1‾10‾1C + ‾10‾11C |
|
|
2.1 |
X0‾X‾XC + 0X‾X‾XC |
|
|
2.2 |
X0‾X‾XC |
|
|
2.3 |
0‾0‾0‾0C |
|
|
2.4 |
X0‾X‾XC + 0‾0‾0‾0C |
|
|
2.5 |
0‾0‾0‾0C |
|
|
2.6 |
‾10‾0‾0C + 0‾0‾0‾0C |
|
|
3.1 |
‾Z‾Z0ZC + ‾Z0Z‾ZC + 0Z‾Z‾ZC |
|
|
3.2 |
‾Z‾Z‾ZZC |
|
|
3.3 |
X‾X‾X‾XC + 0X‾X‾XC |
|
|
3.4 |
‾Z‾Z‾ZZC |
|
|
3.5 |
‾1‾110C +‾1‾00‾0C +‾00‾0‾1C + 01‾1‾1C |
|
|
4.1 |
1‾1‾1‾1C + ‾1‾1‾11C |
|
|
4.2 |
Z‾Z‾Z‾ZC + ‾Z‾Z‾ZZC |
|
|
4.3 |
‾0‾00‾0C + ‾00‾0‾0C |
|
|
4.4 (при X >Z >Y) |
YZX0C + Y‾Y0‾YC + ‾Y0‾YYC + 0XZYC |
|
|
5.1 |
01‾1‾1C |
|
|
5.2 |
0‾0‾0‾0C |
|
|
5.3 |
X‾X‾X‾XC |
|
|
5.4 |
Z0‾Z‾ZC + 0Z‾Z‾ZC |
|
|
5.5 |
X0‾X‾XC + 0X‾X‾XC |
|
|