автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Обеспечение качества станков при проектировании путем управления их тепловыми деформациями

N 6

Министерство науки,высшей школы и техничгской политики Российской Федерации*

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СТАНКОИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукотги УДК «21.9.06

ЮРИИ Владимир Николаевич

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА СТАНКОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПУТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ИХ ТЕПЛОВЫМИ ДЕФОРМАЦИЯМИ

Специальность 05.03.01 Процессы механической и физико-химической обработки, станки и Инструмент

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва

Работа выполнена » Московском авиационном технологическом ингпггугс им. К.Э. Циолковского,

Официальны« оппоненты:

Доктор технических наук, профессор В. У. БУШУЕВ

Доктор технических наук, профессор 3, М. ЛЕ1ШНА

Доктор технических наук, профессор Ж. С. РАВВА

Ведущее предприятие - Научно - исспедовательский проектно-технологический институт ( НИПТИ ) "Микрон"

_______Защита состоится 1993 г. в у У час.

на заседании специализированного Сйета Д 063.42.(М б московском ордена Трудового Красного Знамени станкоипструменталь. ном институте по адресу: 101472, ГСП, Москва К-55 BaQKnECKv.il пер., За , ауд.__.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского сганиоинструмеитальнога инстит/га. .

Автореферат разослан 1<М г.

Ученый секретарь специализированного Совета доктор технических наук,

профессор В. А. БУБНОВ

Ра^я-" - л:

ОБЩАЯ ХЛРАКТЕРИС1ИКЛ РЛПОТЫ

Актуальность проблемы. Станки - основной вид совраманного точного технологического оборудования. Точность - главный показатель их качества. Развитие технического прогресса во всех областях науки и техники связано с повышением требований к точности обработки деталей машин. С другой стороны требования стабильности технологических процессов в машиностроении обусловливают задачу сохранения высокой начальной точности станков но времени , независимо от влияния механической, то ало вой и электромагнитной ' • энергий, сопровождающих их работу. Особо важна згл задача в ус-' ловиях автоматизированного производства.

Как. показыаают отечественные и зарубежные Исследования, до 30 - 70 % от общего баланса погрешностей обработки составляет погрешности, обусловленные тепловыми деформациям! станков. Рас- . ширяющиеся в последние годы разработка и применение ультрапрецизионных станков, нанотехнологии выдвигают донную область ис-'. следований в ряд приоритетных. . ,

Исследования, рассмотренные в диссертации, выполнялись в , рамках комплексной программы Минвуза РСФСР и Минашмрсма СССР' "Авиационная технология" (направление 09.01).

Целью работы является повышение качества станков' автоматизированного производства путем управления их тепловыми деформациями и повышение производительности труда конструкторов'. Для . достижения поставленной цели решалась научная проблема, автоматизированного анализа, поиска и оптимизации конструкций топлонаг-руженных деталей станков, определяющих точность обработай. Решение данной научной проблемы получено на основе теоретических и экспериментальных исследований автора, проведенных по следующие основным направлениям _

1. Анализ развития экспериментальных и теоретических .наследований тепловых деформаций станков, мероприятий по уменьшению-величины и степени их влияния на точность обработки. .

2. Обобщение и развитие методологии процесса проектирования ' как замкнутой системы управления качеством машин. Разработка • средства оперативного анализа технических решений при управлении

. качеством машин на ранних стадиях их проектирования.

3. Разработка и обоснование технологии автоматизированного проектирования средств повышения качества станков путем управле-

5я£р -

г ■

пня их тепловыми деформациями (СГ1КС), предусматривающей автоматизацию на всех стадиях проектирования: от поиска идей - физико-технических эффектов (ФТЗ) конструкций до выпуска чертежей деталей станков.

4. Разработка специализированного информационного и программного обеспечения проектирования СПКС.

5. Разработка технологии испытаний станков в производственных условиях для получения информации о причинах потери точности обработки.

6. Отработка новых конструкций теплонагруженных деталей станков (шпиндельных бабок, стоек, станин), обеспечивающих минимальную величину или степень влияния их тепловых деформаций на точность обработки.

Научную новизну работы определяют ее следующие основные результаты, которые выносятся на защиту.

1. Обобщенная модель термоупругих ФТЭ, единообразно описы-^ вающая все эффекты, используемые в конструкторских решениях, технологических и организационно-технических мероприятиях и позволяющие уменьшить тепловые деформации станков или степень их влияния на точность обработки. Установление закономерности строения СПКС и использование ее в обобщенной модели термоупругих ФТЭ.

2. Метод тенденционного моделирования ФТЭ конструкций для оперативной автоматизированной оценки самим конструктором станка альтернативных вариантов на ранних стадиях проектирования при поиске управляющих воздействий на конструкцию.

3. Специализированные эвристические приемы и алгоритмы проектирования СПКС, в том числе кваЭисинергетических конструкций, минимальные тепловые деформации кот'орых автоматически обеспечивается их 'естественны« напряженно-деформированным состоянием.

• 4. • Структурная идентификация СПКС на основе установленных признаков, отличающих структуры ФТЭ, и расширение множества параметров проектирования теплонагруженных деталей станков включением в него неодносвязности их контура. .

5. Анализ эффективности изменения параметров проектирования теплонагруженных деталей по коэффициентам влияния и чувствительности тепловых деформаций деталей,' вычисляемых на основе их моделей как. объектов с сосредоточенными и распределенными параметрами.

.6. Модели расчета параметров гладкостенных тепловых труб и их числа при использовании труб, встраиваемых в детали станка, с

отводом тепла от твердого тела и жидкой среды.

.7. Алгоритм разделения погрешностей при использовании ко-ординатно-измерительных машин и расчета характеристик изменения точности обработки по результатам измерений партии деталей.

Практическая значимость работы. Разработанная технология проектирования СПКС делает возможной автоматизацию прежде всего самых ранних стадий проектирования, позволяет обоснованно выбрать основные концепции конструкций теплонагруженных деталей создаваемого станка, предохраняя конструктора oí ошибок, которые на этих стадиях весьма дорогостоящи. Информатизация процесса проектирования путем использования созданных в работе экспертной системы и автоматизированного справочника пс то рмо упругим ФТЭ в станках обеспечивает конструктору доступ к сосредоточенному там международному опыту создания СПКС, возможность оперативного выбора из него тех эффектов, которые удовлетворяют его конкретным требованиям, связанным с возможностями их реализации з объекте проектирования.

Разработанныв мотод тенденциояного моделирования и программные средства ого-поддержки делают моделирование на ЭВМ персональным рабочим инструментом самого конструктора (не исследователя, расчетчика), сродством поиска, анализа к выбора пи рационального решения. На основе проведенных исследований для оптимизации конструкций теплонагруяенных деталей станков создано программное средство, осуществляющее для выбранного конструктором из предлагаемого кони видя упряпляквдих воздействий анализ чувствительности тепловых деформаций модели и оптимизацию ее для 'опред-.?--ления эффективности и места приложения этого воздействия.

Предложенный.новые квазиоинергетические конструкции тепло-нагруженных, деталей станков, определяющих точность обработки, а также специализированные эвристические приемы проектирования СПКС обеспечивают создание патентоспособных, экологически чистых технических решений, сохраняющих: точность обработки стабильной, независимо от степени нагрева, боз специальных устройств охлп«г-дения, контроля и управления. Выявленные в работе »огптаности и порученные практические рекомендации rio нсподьэоялшио ьзнловых труб, рззр-у^оголнме кололи их рос чета обеспечиваю';' кт'етлишоа !tCnOJn,?OBflJW этих 3<И«ЖТЮНШХ устройств «ворхв.-гогол '■'•'!r¡.-»ро ВОЛОСТИ В CTf'K'fX.

Нсмльзо^люк- ироллояяшых технологии ncnwnv.iin; с г«.»' < •

производственных условиях и пакета программ разделения погрешностей при измерении партии обрабатываемых деталей на координатио-измерительных машинах с расчетом характеристик изменения точности обработки позволяет в короткие сроки получать достоверную ин-■ формацию о причинах и степени изменения точности обработки при нагреве станка, что важно для создания и совершенствования дорогостоящего оборудования автоматизированного производства, в частности станков ГШ, веде ленив которых для лабораторных исследований часто оказывается невозможным.

Технико-экономический эффект от использования результатов 'работы достигается вследствие повышения производительности труда конструкторов при отработке новых конструкций теплонагрукенных деталей станков, повышения стабильности точности обработки, увеличения конкурентоспособности станков при повышении их качества, применении охраноспособных, экологически чистых технических решений, а также вследствие повышения эффективности эксплуатации таких станков в автоматизированном производстве.

Результаты работы, а также разработанные на их основе прак-. тические рекомендации и конструкции теплонагруженных деталей станков различного назначения использованы в промышленности. Общий экономический эффект от их внедрения составляет более 400 тыс. руб.. Теоретические и практические результаты работы использованы также в учебном процессе MATH им. К Э. Циолковского в . учебных курсах "Оборудование и средства автоматизации механических цехов", "Автоматизация и САПР технологических процессов", в . лабораторных работах, при курсовом и дипломном проектировании.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы:

- опубликованы в 73 печатных трудах, в том числе 2 книгах,

II авторских свидетельствах, 9 отчетах по НИР, выполненным по "' заказам промышленности и зарегистрированным в ВНТИЦентре,

- докладывались на/4 международных научных конференциях в Болгарии (1978 г.), /Польше (1980 г., 1988 г.), Германии (1986 г.), на 18 Всесоюзных, республиканских, зональных и отраслевых научно-технических конференциях в городах Волгоград Вологда, Иркутск, Киев, Куйбышев, Ленинград, Масква, Минск, Рига, Рьс-тов-на-Дону, Рыбинск, Ува, на 10 семинарах в Ижевске, Ленинграде, Москве, Пензе,

- экспонировались на 8 научно-технических выставках, в том числе в Москве (1983, 1985, 1986, 1989, 1990 гг.), Казани < 1982 г,),

Уфе (1987 г.), Риеке (Югославия, 1989 г.), отмечены 3 медалями . ВДНХ (1983, 1985, 1986 гг.).

_ Отдельные разделы работы докладывались на НТС отделения Научно-исследовательского института технологий и организации производства, а работа в целой обсуждена на заседании кафедры "Конструирование станков и станочных комплексов" Московского станкоин-струментального института.

Структура и обгем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы из 233 наименований. Общий объем работы 366 стр., в том числе 270 стр. изшино

писного текста, 132 рисунков, 39 таблиц.

>

(»ДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введет»« показана актуальность рассматриваемой проблемы; другие предпосылки ее постановки, и решения. Отмечена важная осо-„ бенность работы повышение качества станка достигается в процес-. се его проектирования управлением тепловыми деформациями тепло-нагруженных деталей, определяющих точность обработки, начиная с ранних стадий проектирования.

В первой главе дается анализ современного состояния вопроса .исследований и разработки СПКС, приведены цель и задачи работа

Тепловые деформации станков являются следствием обратимых случайных процессов изменения температуры их элементов, в которых из-за влияния внутренних и внешних источников тепла создается в общем случае переменное в пространств и во времени температурное поло. Изменение точности обработки происходит вследствие смещения настройки станка из-за тепловых деформаций его элементов конструкции и элементов системы отсчета перемещений, параметрических отказов системы управления и изменения при нагреве жесткости конструкций, усилий, необходимых для перемещения узлов и т.п.. Возникающие при этом погрешности обработки (обычно линейных размеров и взаимного расположения поверхностей) соизмеримы с допускаемыми погрешностями изготовления деталей или превышают их. Кроме того, температурные факторы могут влиять на надежность функционирования (работоспособность) станков, например, из-за перегрева шпиндельных узлов, устройств ЧПУ.

Исследованиями тепловых деформаций станков занимаются более 60 лет. Экспериментальные и теоретические исследования теиперату-

5

рных поле ¡i и тепловых деформаций станков различного технологичес- ' кого назначения, их влияния на точность обработки, мероприятия по уменьшению величины и степени влияния этих деформаций широко представлены в рабвтах отечественных исследователей: В. И. Алферова, И. к Андрианову й, Л. И. Бельзецкогс, ВЕБобрина, Б. Т. Бреева, Б. М. Бржозовского, Е. И. Борисова, Е № Бромберга, Е Е Бушуева, А. П. Воронцова, О, IL Гельфельда, А, И. Глухенького, Ф. Л. Копелева. ЕС. Корсакова, М. Г. Косова, Е А. Круглова, А, П. Кузнецова, М. 3. Лурье, ЕТ. ГСндодни, 0. Ф. Полтав .a, М.С. Перетятьки, А. С. Прони-кова, AR Пуша, 1С. Раввы, Л Г. Рейдмана, Д. Н. Решетова, 0. Е. Родионова, ЕЕ Самойлова, Е. И. Самохвалова, А. П. Сетиды, В Э. Смирнова, А. И. Смирнова, Ю. К. Соколова, А. И Соколовского, ЕС. Стародуоова, J0.1 Г. Тыминского, А. М Фиготнера, ЕС. Хомякова, С. С, Шахновского и др., а также в работах ряда зарубежных ученых из Германии, Польши, США, Швейцарии, Японии, Италии, Индии и др..

Систематизированный обзор проведенных исследований представлен в виде морфологической таблицы с анализом в развитии объектов, задач, методики исследований и полученных результатов. Проведенный таким образом анализ позволяет заключить следующее.

Длительное время■( вплоть до середины 70-х годов) экспериментальные исследования были по существу основным путем оценки тепловых деформаций станков, щ влиг.ыя на точность обработки, наиболее объективным и надежным ис> jvhhkom информации для анализа причин такого влияния и совершенствования конструкции станков. На современно!: этапе такие исследования проводятся при программном методе испытаний с использованием ЭВМ как для управления и контроля, так и для обработки результатов измерения и документирования. Большая часть исследований и методических разработок ориентирована на проведение исследовательских испытаний станков, их узлов, макетов и т.п. в лабораториях, диагностических центрах и в то же время недоиспользуются возможности испытаний непосредственно в производственных условиях при эксплуатации станков. Вместе с тем проведение экспериментальных исследований приводит к удлинению и удорожанию цикла создания станков, что способствует' их моральному старению, снижению конкурентоспособности. Кроме того, информация о качестве станка получается здесь после его изготовления, а проверка ряда альтернативных вариантов конструкции, их оптимизация невозможны.

Моделирование - физическое, аналоговое и математическое

вследствие достаточно больших затрат времени на создание соответствующих моделей и их исследование получило развитие прежде всего как средство проверки конечных предложений конструктора. Эффективность моделирования снижается также из-за проведения его как правило другими специалистами (расчетчиками, исследователями), т.е. отчуждения конструктора от его предложений во время их проверки. На ранних стадиях проектирования станков, где закладываются основные идеи, обеспечивающие их качество и конкурентоспособность, конструктор пользуется лишь собственными знания»®, интуицией и опытом, а возможности математического моделирования, в частности метода конечных элементов (МКЭ), используются далеко не полностью из-за отсутствия методик и технологии оперативного поиска новых-технических решений, соответствующего математического и программного обеспечения. В конечном счете задача повышения качества станков сводится к многокритериальной оптимизации конструкций с учетом действия статических, динамических силовых и теп-< ловых нагрузок. Однако эффективный переход к ней возможен лишь после выявления признаков структуры технических решений,, вектора' переменных проектирования - управляющих воздействий для каждого из указанных видов нагрузок, что требует новых исследований: >'

Накопление и обобщение опыта создания СПКС осуществляется в виде рекомендаций для конструктора и классификаций таких средств на основе логико-интуитивных рассуждений. Отсутствует аппарат, позволяющий единообразно описать все многообразие СПКС, что сдерживает использование здесь современной информационной технологии.

Наибольшее внимание уделено конструкторским мерприятиям, связанным с снижением тепловыделений узлов станков и окружающей среды, с увеличением теплоотдачи их деталей и узлов, а также с компенсацией тепловых деформаций и их стабилизацией с использованием' водяных' или фреоновых' холодильников. В то же время не решена задача направленного поиска конструкций, которые при. нагреве обеспечивают минимальные деформации без специальных систем управления, средств контроля и охлаждения. Не исследованы возможности использования в станках новых эффективных устройств сверхвысокой теплопроводности - тепловых груб как одного из СПКС, отсутствуют обоснованные методики расчета узлов станков с тепловыми'трубами.

Развитие СПКС связано с ростом их наукоеыкости, но' повышение уровня технических решений отстает от возможностей применяемых при их создании методов и средств, что обусловлено недостаточным

■ ' ' 7

(Ж

(VI

развитием методов поиска новых конструкций и оперативного анализа цх алпйриатишшх вариантов на ранних стадиях проектирования. Это ставят задачу создания ноной технологии проектирования СПКС.

Внфии глина прсвящена решению задач управления качеством машин на ранних стцдиях проектирования.

Процесс проектирования с учетом его итерационного характера рассматривается ¡сяк замкнутая система управления выходными характеристикам» машин (рис. I). Кон-стоуктор (дицо, принимающее решение - ЛПР) каждый раз, задавая принцип работы, исходные данные (входные переманные х) или внося изменения в конструкцию и; т. е. оказывая управляющие воздействия и в меру своих знаний, способностей,, опыта, условии работы (при действии возмущающих воздействий б) оценивает тем или иным способом выходные параметры у конструкции м, с ревнивая их с допускаемыми требуемыми) значениями [у]. Результат этого сравнения г используется конструктором для выработки нового управляющего воздействия и, т.е. начала следующей итерации и т. д, пока не будет достигнуто н(,' кое качество продукции: ¡У-[У]|<е . Управляющее воздеГч-.ий и может быть н ответной реакцией конструктора на внешнее решение V (руководства, совещания и т. п.) о необходимости изменения конструкции.

Управление качеством машины - ее выходными характеристиками у связано, как видно из рис. I, с реализацией соотношений:

ЛШ*

А У

■V

Рис, I

и = ^лпр(Л V, и)

( I) ( 2 )

характеризующих способы действия конструктора для изменения V с целью приближения их к [у]. В соответствии с этим, для управления качеством машин при проектировании необходимо решать два основных типа задач:

о) задачи идентификации конструкции с оценкой выходных ее характеристик У I описываются соотношением ( I )) л

6) задачи поиска способов действий - видов управляющих воз-

действий ц, которые могут привести конструктор;) к получению требуемых значений [у] (в соответствии с соотношением ( 2 )). По характеру, мосту и трудоемкости решения эти подачи сущестлен-но различаются. Рассмотрены малоисследованные задачи ( б ).

Показано, что каждый объект проектирования характеризуется структурой и параметрам!! но только конструкции, но я упрзвляхдще-го воздействия на нее. Разработан итерационный алгоритм поиска их структур и параметров. Проектирование представлено в виде двухзтапного итерационного процесса отбора решений, состоящего из препроектирования (преднроектного анализа) и собственно проектирования. Структура проектной процедуры каждого этапа одинакова: анализ задачи - синтез вариантов решений - анализ этих вариантов - принятие .решения, но содержание ее у каждого из них свое. Препроектировлние связано с поиском различных альтернативных па- риантов технических решений и направлено на сокращение их числа, отбираемого для дальнейшего анализа, тогда как собственно проектирование поспяиено совершенствованию этих оставшихся вариантов. Итерации осуществляются как внутри названных этапов, так и по внешнему контуру процесса проектирования на всех стадиях последнего (эскизный, технический, рабочий проект), пока не будет получена .конструкция требуемого качества.

Эффективность этого процесса определяется объективностью и оперативностью получения адекватных оценок выходных параметров у при различных управляющих воздействиях и на конструкцию, способностью генерировать последние, что в конечном итоге зависит от способа получения информации о степени и причинах влияния -того или иного управляющего воздействия. Проведен анализ возможностей следующего ряда таких способов,- используемых как порознь, так и в различных комбинациях: I) личине знания, опыт и интуиция конструктора, 2) бязы длкных и знаний об известных технических решениях (сюда же отнесены и их неформализованные совокупности -рекомендации), 3) испытания станков и их узлов, 4) испытания макетов узлов (их физических моделей), 5) вычислительный эксперимент с математической моделью конструкции. С ростом степени и» адекватности уменьшается оперативность к обратной связи, характеризуемая соотношением времени Т пр, отводимого на проектирование, и времени на получение информации о степени и причинах сияния того или иного управляющею воздействия - времени обратно связи Т ос. В результате наиболее объективные традиционные сг о-

бы получения информации - через физические и вычислительные эксперименты часто имеют к « I, т. е. конструктор не успевает их использовать в реальные сроки проектирования, а в лучшем случае (при к=1) - лишь однажды для идентификации конструкции.. В связи с "этим для решения задач поиска эффективных воздействий на нее предложен новый способ оперативного получения информации - метод тенданционного моделирования (Т - моделирования) физико-технических эффектов (ФТЭ), на которых основана проектируемая конструкций

ФТЭ - проявление .физического эффекта в конкретных условиях и р , накладываемых соответственно на входное воздействие А и объект проектирования В так, что выходная характеристика Д объек-* та в направлении у меняется заданным (вполне определенным) обра* зом. Любой ФТЭ можно описать структурной формулой:

ФТЭ = Л(ех)В(р) ДМ (

Для целей управления качеством машин при проектировании ФТЭ наиболее важны, т. к. они находятся в руках конструктора: им определяются условия .а. .и р , а работа с ФТЭ конструкций> позволяет, автоматизировать как широкий, выбор альтернативньрс вариантов управляющих воздействий, так и оперативную оценку возможностей их использования, что особо важно на ранних стадиях проектирования.

Т - моделированием названо моделирование ФТЭ конструкций с оценкой тенденции изменения его выходной характеристики у, при варьировании структуры и параметров модели., .Т - моделирование может бьггь различных видов, в частности, ■ математическим, физическим. Создаваемая при его применении тенденционная модель (Т -модель) характеризует основные свойства того ФТЭ (или совокупности ФТЭ), который определяет поведение конструкции. При разработке Т - моделей при' любых физических процессах, протекающих в машинах во время их 'работы и определяющих -их качество: . силовых, тепловых деформаций, вибраций, износа и др.', должен соблюдаться , принцип однородности: с переходом от конструкции структуры а1 С параметрами аЗ при управляющем воздействии'структуры а2 с параметрами а4 к Т - модели соответствующего ФТЭ, описываемого аналогичными характеристиками и не происходит коренного качественного изменения физического процесса г, определяющего данный,ФТЭ, изменяется только интенсивность его проявления: - - '

1--(а1>а2>а2,а4) * Р(Ь1,Ъ2,ЬЗ,Ь4); ( 4 )

Проведен анализ возникающих при разработке Т - модели ошибок г.декомпозиции, реализации, композиции. Критерием адекватности такой модели является соблюдение принципа однородности ( 4 ) и идентичность напряженно-деформированного состояния модели и соответствующих ей элементов конструкции. Адекватность математического Т - моделирования обеспечивается применением численных методов, а при необходимости проверяется сопоставлением математической и физической модели ФТЭ. Для снижения ошибки композиции при переходе от модели ФТЭ к новой конструкции целесообразно провести идентификацию последней.

Для отработки конструкции на ранних стадиях проектирования предложен алгоритм Т - моделирования, включающий итерационную последовательность следующего ряда работ.

- Генерирование ФТЭ - поисковой концепции (идеи). Осуществляется с помощью всех доступных конструктору методов: информационного поиска, известных алгоритмических методов, эвристических приемов технического творчества, метода проб и ошибок.

- Приспособление ФТЭ - поисковой концепции к условиям объекта проектирования с получением гипотетической конструкции, где учтены все условия формулы (3) упомянутого ФТЭ.

- Формирование структуры ФТЭ конструкции с выделением из множества параметров гипотетической конструкции тех, что определяют сущность условий а|,Р| формулы (3), т.е. природу изменений исходной структуры (ИС) ФТЭ для получения нового ФТЭ. Установлено, что каждый из ФТЭ отличается одним или совокупностью взаимосвязанных признаков Рх: р1 - новый злемэнт конструкции, Р2 - материал элемента (ов), рз - форма элементов, Р4 - взаимное положение элементов, > Р5 - взаимосвязь элементов, Рб - внешний возмущающий фактор (сила, момент, дополнительный источник тепла и т. д.), р7 - вид управления. Новая структура (НС) ФТЭ конструкции может быть получена объединением ИС и множества признаков Рх:

НС = ИС и Рх ,

например:- ИС и(?1,Р2); ИС и (Рб, РЗ, Р5) и т.д.. Каждый из признп-ков Рх характеризуется в общем случае рядом геометрических, механических, теплофизических и кинематических параметров, определяющих состав вектора [Ь1т переменных проектирования.

- Задание вида целевой функции Ч' в виде частного критерии или их свертки, а также требуемого значения целевой функции. Производится в зависимости от вида выходных характеристик.

модели. Например, в моделях термоупругих ФТЭ станков при работе с линейными тепловыми деформациями 5у в направлении у в качестве Ч' следует использовзть: Ч\.= 5у , а при работе с угловыми деформациями - Ч'г.-Кв а|.« а - угол а наклона участка 'модели, определяющего точность обработки, или Ч'ц = 15у1ах- 5у1Ш) - разность экстремальных значений линейных деформаций в направлении V на упомянутом участке модели.

- Разработка Т - модели ФТЭ конструкции с учетом как природы моделируемых физических процессов, так и возможности для конструктора работать на ранних стадиях проектирования с максимально широким кругом видов параметров вектора [Ь]т . Наиболее полно этим требованиям удовлетворяет математическое Т - моделирование с использованием МКЭ.

- Определение параметров порядка Т - модели - параметров, решающим образом, т. е. наиболее сильно, влияющих на изменение ее выходных характеристик. Исходя из требования работы самого кон' отруктора (нэ исследователя, расчетчика) с возможно более широким кругом видов параметров вектора [Ь]т , эта работа выполняется с помощью метода отсеивающих экспериментов при использовании планов Плакетта-Берыана, а при наличии специализированного программного обеспечения - методом анализа чувствительности.

- Оптимизация параметров модели ФТЭ конструкции при проведении вычислительных экспериментов с использованием в общем случае многопараметрической оптимизации модификаций последовательного симплексного метода, что требует для каждого параметра управляющих воздействий знания априори только минимальной информации -двух уровней их варьирования: близкого по мнению конструктора к оптимальному и далекого от него.

- Оценка ФТЗ конструкции сравнением оптимального значения целевой функции с аналогичной характеристикой модели Ф1Э конструкции исходного варианта проектирования, а также сравнением Ч\ и 4*2 с требуемым значением целевой функции 14']:

• V - Л • к ■ к - Л ' ( 5 )

Величина К и характеризует силу ФТЭ, а К^К^ - уровень исходного и рассматриваемого ФТЗ конструкций и направленность последнего: при К2<К, это содр.йствувдий ФТЭ, приближающий конструктора к достижению [ЧЧ , при К2Ж, - противодействующий 12

ФТЭ. Для автоматизации анализа результатов Т - моделирования разработан и реализован на ПЭВМ алгоритм выявления ФТЭ и его направленности для случаев, когда величины 'Fj , l'lJ] являются скалярами (например, температурами) и векторами (деформациями).

Использование ФТЭ конструкции в обьекте проектирования осуществляется как прямым применением полученной при Т - моделировании информации по параметрам модели, о физической сущности ФТЭ, Так и после предварительных исследований на идентификационной модели конструкции. Эффективность 'Г - моделирования связана с возможностью оценки новых идей конструктора им самим не через месяцы и годы после изготовления и испытания макета, опытного образца или выполнения заказа на моделирование новой конструкции, а в течение нескольких минут, часов, в худшем случае дней.

Развитие концепции управления качеством машин при проектировании на основе синтеза и анализа ФТЭ конструкций с использованном Т - моделирования и информационной технологии позволило предложить технологи» автоматизированного проектирования машин и средств повышения их качества, где в отличие от традиционных особое внимание уделено переходам, выполняемым на ранних стадиях проектирования: выбору направления проектирования (ФТЭ конструкций), отработке конструкций, а также накоплению и систематизации опыта проектирования. Использование ЭВМ на всех стадиях проектирования позволит интегрировать последнее сак систему управления качеством машин в разрабатываемую систему обеспечения качества продукции САQ (Computer Aided Quality).

Третья глава посвящена разработке специализированного информационного и программного обеспечения ранних стадий проектирования теплонагруженных деталей станков, необходимого дли реализации управления их тепловыми деформациями при проектировании.

Теплозые деформации 8 станков рассматриваются как сово*уп~ ность ФТЭ, являющихся проявлением известного теркоупругого физического э<|$екта, заключающегося в изменении геометрических размеров твердого тела (объекта В) при изменении его температуры t из-за воздействия теплового потока Q. С учетом влияния этих деформаций на точность обработки - температурную погрешность р обработки, лкйой гермоупругий ФТЭ представляет собой объединенный ФТЭ, состоящий из трех совместимых, т.е. преобразование типа (3):

iW3=Q(a<})Wt(Po)t(at)Wa(Pt)8ias)Wp(P3)p(r) (6)

13

где WbVV8,Wp _ операторы, описывающие свойства объекта В (детали, узла,' станка в целом - в зависимости от уровня рассмотрения): Wt -теплоты в температуру, W§ - температуры в тепловую деформацию, Wp- тепловой деформации в погрешность обработки; : «i>ßi - условия, накладываемые на входные воздействия Q, t, 8 и сам объект В так, чтобы выходная характеристика последнего, определяемая его тепловыми деформациями в заданном направлении у , менялась вполне определенным образом, например, уменьшалась до PminO*) • Разработана инвариантная обобщенная модель множества термоупругих ФТЭ, позволяющая единообразно описать все их многообразие, применяемое в СПКС. Указанная модель представляет собой орграф (рис. 2). Вершины его - уровни целевого состояния параметров Q,t, 6 формулы (6), т. е. возможные стационарные состояния или характер изменения их, обеспечивающие достижение минимальней погрешности обработки Pmjn(r)r а дуги - пути достижения Pmjn(y) . характеризуемые УСЛОВИЯМИ Ctj.ßj фор-• мулы (6). Данная модель создана на базе выявленной закономерности формирования СПКС, заключающейся в том, что повышение качества станков - достижение Pmin(Y) возможно при шести уровнях s целевого состояния параметров q,t, 6 (рис. 2), что отражено..в структурной формуле:

i min

• ФТЭ= Q(< st.q

Рис. 2

I vär

,as0)t(

mm

const

st.q

var

tr

,ast)W8(ßt)-

5(

mm min, у const st.q

,a| ):.Wp([J8) pmjn(Y)

( 7 )

Постоянный (const) и минимальный (min) уровни означают, что Pmin(Y) достигается соответственно при стабилизации и минимизации параметров. Уровень состояния "минимальный в направлении у" 14 .

(min.Y) показывает необходимость минимизировать рассматриваемый парамэтр в направлении у , в наибольшей степени влияющем на точность обработки. "Прежний" (status quo = st.q) уровень указывает, что при рассматриваемом ФТЭ данный параметр не нужно изменять. "Регулируемый" (vjr) уровень состояния параметра имеет место при управляемом его изменении во время работы станка. "Перераспределенный" или "транспонированный" (tr) уровень состояния означает изменение параметра без изменения общих затрат энергии (например, при изменении формы объекта проектирования). Таким образом, уровни целевого состояния показывают, как надо изменить каждый из параметров Q, t, S элементов станка, чтобы достичь Pmin(Y) > т-0' они являются признаками "идеального конструкторского решения", помогающими конструктору найти требуемый ФТЭ - поисковую концепции для получения pmjn(y). v

На описанной основе предложено структурирование термоупругих. ФТЭ и использующих их СПКС в виде И-ИЛИ дерева, где ФТЗ разделены на 2 направления и 7 групп, приведенных в табл. I. Данное структурирование использовано в созданных автоматизированном справочнике - фонде термоупругих ФТЭ и экспертной системе sovet, реализованных на ПЭВМ.

В действующую версию справочника включено'"более 30 ФТЭ и более 100 отечественных и зарубежных примеров конструктоских, технологических и организационно-технических мероприятий - СПКС, где использованы эти эффекты. Справочник применяется как при проектировании станков, так и для изучения методов и средств уменьшения величины тепловых деформации и степени их влияния на точность обработки. Для работы со справочником предложена методика зыбора способа« сохранения точности станков с ЧПУ, основанная на качественном анализе причин изменения точности обработки для каждого из рассматриваемых видов параметров обрабатываемых деталей (сопоставлением направлений тепловых деформаций и их направления у , в наибольшей степени влияющего на точность обработки) ' с учетом технологических особенностей выполняемых операций, компоновки станка, а также возможности воздействия на траекторию движения инструмента коррекцией или предварительным искажением ■ управляющей программы.

Автоматический выбор термоупругих ФТЭ осуществляется экспертной системой sovet путем сравнения требований конструктора, вводимых им в ЭВМ, и коэффициентов определенности базы знаний си-

15

Таблица I

—----—* Направление ■ -------- ■ ... ...... . 1 ————-, Уровни состояния |

параметров 1

ФТЭ Группа ФТЭ i " i"

Q 1 t I .| ... . | 5 1

А. AI - снижением тепловыделений mi п J ml n 1 ml n 1

уменьшение А2 - увеличением теплоотдачи - st. q ] ml n I mi n |

тепловых 1 constl mln, у |

деформаций A3 - управлением тепловыми var 1 ml n | ml n 1

деформациями станка 1 const 1 ml n, Y 1

1 1 cons t |

А4 - повышением сопротивляемо- st. q 1 St.q | mi n |

сти технологической сис- 1 tr | mi n, 7 |

темы тепловым воздействиям 1 1 | I

Б Б1 - управлением тепловыми var i i 1 var | ml n, 7 |

уменьшение деформациями I cons t I cons t |

влияния Б2 - повышением сопротивляемо- 1 1

тепловых сти технологической сис- 1 1

деформаций темы тепловым воздействиям St. q 1 st.q I Сr 1Л

на точность БЗ - компенсацией'тепловых 1 1

обработки деформаций дополнительными 1 1

перемещениями рабочих , 1 1

1 органов станка st. q I st, q . I 1 1 st, q | 1

стемы, оценивающих каждый из ФТЗ ее базы данных. При работе с системой учитывается 14 требований к ФТЭ, характеризующих условия проектирования, изготовления и эксплуатации объекта проектирования. Анализом чувствительности выходного параметра системы - чис- . ла отобранных ФТЭ к изменению уровня требований задания конструктора получены практические, рекомендации для работы с ней в-виде 'диаграмм. \ "

Для осуществления Т - моделирования разработан пакет программ расчета и оптимизации стационарных температурных полей и тепловых деформаций деталей станков, включающий пакет программ КОНЭЛА для указанных расчетов, программу РРНОО определения параметров порядка модели, программу рзм управления оптимизацией те-16

пловых деформаций Т - модели.

.Пакет K0H3JIA - одно из первых отечественных программных средств данного назначения (разработан в 1982 г.). Его создании предшествовал анализ объектов и методов расчета, обосновавший

* выбор решаемых им задач:

- теплопроводности (плоской, стационарной):

- div (Я grad t) + at = Q + atc (8)

t=tr

- к grad t = q

- \ grad t = a (t - tc)

где Я - коэффициент теплопроводности, Q - внутренний источник тепла, t - искомая температура, tr - температура на границе Г области расчета, tc - температура окружающей среды, q - тепловой поток;

- термоупругости (плоское напряженное состояние):

1гН - Дг1 i=0 • <

u' =0,i = 1,2

■ cr'J = _ .JÜL.At 1 - и

где a!'j(и) - тензор напряжения, о - коэффициент Пуассона, s - коэффициент линейного расширения.

* выбор метода их решения - МКЭ.

Особенностями данного пакета, реализованного на ЕС ЭВМ, являются: использование однажды введенной геометрии и топологии области расчета для определения и температурного поля и тепловых деформаций, а также для расчета деформаций при действии сосредоточенных нагрузок р; формирование уравнений:

[KTHt}=lFT} (Ю)

LKÚlíU}=tFuí ( И )

соответственно при расчете температур ( и перемещений U в каждом из узлов треугольных конечных задменто» с^л.юпг расчета в виде пластинчатой системы, состоящей из набора пластин, параллельных:

■ 17

любой из координатных плоскостей ( 1КТ] - глобальная матрица теплопроводности, {Рт} - глобальный вектор тепловой нагрузки, [Ки) - глобальная матрица жесткости, (Ри) - глобальный вектор нагрузки).

6 Программа рриоо, реализованная на ПЭВМ, осуществляет автоматическое построение плана Плакетта-Берыана (при числе факторов < 35) и анализ результатов вычислительных экспериментов с определением параметров порядка Т - модели по соотношению:

n

- ■ (12)

где У^ - значение целевой функции, полученное в - м эксперименте, Х^ - уровень варьирования 1 -го фактора при j -м эксперименте, 1кр - критическое значение I - распределения (Стысдента) для заданного уровня значимости а и степени свободы. <р = N - М - 1 , - оценка дисперсии, определяемая по введенным в план фиктивным факторам, дополняющим число и реальных (конструктивных) факторов так, чтобы общее число экспериментов н = 4 к (где к = I, 2,3, ...). Факторы 1, имеющие наибольшее значение 1\ , являются искомыми параметрами порядка модели.

Программа Р5Н управления, оптимизацией тепловых деформаций модели, реализованная на ПЭВМ, осуществляет автоматическое построение исходного плана вычислительных экспериментов - исходного симплекса для задаваемого числа к факторов, вычисление' значений факторов (параметров, модели), при нецелочисленных их уровнях варьирования, а также определение отбрасываемых вершин симплекса-; вычисление координат новых его вершин, используя метод деформируемого многогранника (Нелдера-Мвда).

Описанное программное обеспечение пригодно для работы самого конструктора практически с любыми (в том числе новыми, предлагаемыми в ходе ^проектирования) управляющими воздействиями. Для работы с известными термоупругими ФТЭ- разработана автоматизированная подсистема поиска технических решений - конструкций теп-лонагруженных деталей станков на основе анализа чувствительности целевой функции объекта проектирования к изменению его параметров. Предложен обобщенный алгоритм проведения такого анализа, включающий итерационную последовательность следующих видов работ.

- Постановка краевых задач расчета температурных полей и теп-

ловых деформаций области расчета О в виде задач ( 3 ) и ( 9 ).

- Формирование вектора ' [Ь]т переменных проектирования из отобранных на основе опыта проведения Т - моделирования и проектирования теплонагруженных деталей станков управляющих воздействий: а , q, X , б , Е, Р (обозначения см. выше), толщина Ä , форма проектируемой детали, характеризуемая функцией формы со = О для области П) , удаляемой при проектировании и а = I для остальной части области расчета П .

- Выбор целевой функции Ч* как показано выше (см, главу 2).

- Вычисление произйодаых по каздой из. составляющих ь j вектора [Ыт . Выполняется прямым методой дифференцирования для производных по функции t и методом сопряженной переменной - для производной по функции и. Практическое решение полученных/ при этом уравнений анализа чувствительности осуществляется использованием их конечноэлементной аппроксимации (с проведением анализа сходимости) на той же сетке узлов области П> и с теми же координатными функциями для каждого конечного элемента, что применялись при прямом расчете t и и (решении уравнений (10),(II)): ■

[кт1Ш=-^аКт1ин^{Рт,) '(1з)

(14) (15 .)

где [KT]|, [Ku]l, {FT}-, {Fu}} имеют гот же смысл, что в уравнениях (10), (II), а вектор (Fc) = [С О I. ...0], где/1 стоит лишь в строках, соответствующих . ü*. uy узлов, определяющих значение 'целевой функции.Ч* , £ - сопряженная переменная, определяемая из уравнения (15). ЭУ

-Определение областей П,е о , где , 0 , qjCq

где sb<0- и . где •

Осуществляется сравнением значений :- , вычисленных по всей области О. (узлам и элементам) с целью'определения мест, где рассматриваемый параметр проектирования bj следует изменить для изменения целевой.функции ¥ в нужную сторону.

- Изменение конечноэлементной модели и ее оптимизация. При работе со Есеми переменными bj , кроме о1 , в области о, про-

19

[KuHC} = {Fc}

изводится уменьшение рассматриваемого параметра на ЛЬ, в области С12 - увеличение его (в обоих случаях в первую очередь изменение проводится в областях С1\ ). Величина Д b в первом приближении определяется из разложения целевой функции ЧМЬ+ДЬ) в ряд Тейлора (с ограничением только линейным членом). Оптимизация моделей проводится здесь методом релаксации. При варьировании функцией формы о изменение модели заключается в удалении из нее

области £У: , где (4^-)™™ • после чего вновь выполняется

* о со »lax

анализ чувствительности и выявляется новая область Qj и.так до

тех пор, пока существует конструктивно.реализуемая область Q'j ,

что определяется конечным пользователем - конструктором.

Данная подсистема, реализованная на ПЭВМ, включает модули и пакеты программ формирования геометрии и топологии области расчета, задания граничных условий, формирования целевой функции, выбора переменных проектирования, анализа чувствительности целевой функции, расчета МКЭ температурного поля и тепловых деформаций, деформаций под действием сосредоточенных нагрузок, оптимизации тепловых деформаций, вывода исходных данных и результатов.

В четвертой главе представлен опыт отработки новых конструкций основных теплонагруженных деталей станков - шпиндельных бабок, стоек, станин, определяющих точность обработки, с использованием Т - моделирования, специализированного информационного и программного обеспечения (гл.2, 3), а также программной системы ДИАНА.

Проведено Т-моделирование четырех термоупругих ФТЭ шпиндельных бабок. На простейшей модели - сплошной пластине размером 0, 5 х О, 55 м при конвективном теплообмене ( а -8, 5 Вт/м*м*град) с источником тегагаввделения (q-IOO Вт) в центре пбказана возможность управления тепловыми деформациями модели по оси У в пределах 20% за счет распределения толщины материала (в пределах от 10 до .30 мм). Наименьшие деформации имеет пластина с увеличением ее толщины в направлении от основания вверх.

Остальные ФТЭ рассматривались на модели в виде пластины с отверстием, по боковой поверхности которого распределен тепловой поток (теплоотдача как указано выше). На такой модели размером 0,5x0,5x0, 021 м и-отверстием 0 120 мм при q=IOO Вт, а = 12,5 Вг/м*нтрад, 7. =40,8 Вт/м*град, £ =12 I0E-6 I/град показана возможность .получения Smin.Y в направлении у , перпендикулярном основанию бабки, креплением.ее несущей стенки, например, с помощью стержней из материала с низким е , при расположении мест 20 ■ • ' .

крепления возможно ближе к боковой поверхности отверстия на уровне ординаты оси отверстия и выше его с большей площадкой крепления. Вместе с тем, уменьшение деформации более чем на порядок (с 46,95 до 3,96 мкм) сопровождается, как показал анализ с помощью рядов Фурье, увеличением овальности отверстия модели (с О,64 до 6,5 мкм), что связано с установом модели на жесткое основание.

Снижение тепловых деформаций без искажения геометрии отверстия достигается при таком же креплении с установкой стенки бабки на упругую проставку. В результате оптимизации методом дихотомии Т-модели в виде пластины размером 0,16x0,2x0,021 м с отверстием $ 90 мм (остальные параметры как указано выше) обеспечена стабильность положения оси отверстия (при стационарном тепловом состоянии) в пределах 0,1 мкм. Физическое Т-моделирование данного ФТЭ подтвердило его работоспособность: тепловые смещения оси отверстия при установке на проставку сократились' в 20 раз, оставаясь' в пределах 1-2" мкм в течение 4 ч эксперимента при 4=100 Вт (измерения проведены индикаторами 05ИПМ с ценой деления 0,5 мкм).

Выявлена возможность резкого снижения тепловых деформаций бабок введением неодносвязности их контура: между расточкой под . шпиндельную опору и базовой плоскостью создается окно, а крепление ее осуществляется в средней части основания. Оптимизация Т-модели размером О, 5x0, 5x0, 021 м с отверстием ^ 60 им в центре осуществлена последовательным симплексным методом с варьированием 5 факторов: ординаты окна, его ширины и длины, толщины стенки на участке под окном, расстояния мёжду местами ее крепления. При,оптимальных параметрах стационарные деформации модели в вертикальной плоскости равны 0 (у исходного варианта - 21 мкм). Адекватность моделирования подтверждена экспериментально.

Проведена отработка конструкции многошпиндельной головки ГПМ «одели С6-АМ для сверления печатных плат в автоматизированном производстве. В исходной конструкции трехшпиндельной головки изменение 5 расстояния .между центральным и переферийными шпинделями достигает 0,09 мм, что не может быть скомпенсировано коррекцией управляющей программы. С целью достижения величины 5 <0,01 мм при работе в течение 16 ч из автоматизированного справочника (см. гл. 3) были отобраны 12 термоупругих ФТЭ-поисковых концепций, на основе которых предложено 7 ФТЭ конструкций, использующих материалы с низкой теплопроводностью (2 варианта), г низким коэффициентом линейного расширения (3 варианта),- рациональное крепление

21

и базирование элементов конструкции при,применении стержней, ограничивающих тепловые деформации'(2 варианта). Проведен их качественный и количественный анализ с применением как приближенных аналитических методов расчета температур и Тепловых деформаций, так и МКЭ с анализом чувствительности. В частности, проверку работоспособности варианта с ограничивающими стержнями из материала с низким е предложено осуществлять по услозию

е Е Р + есЕсРс ■

-, с с СА1 <■ {с] (16)

с

а' варианта с предварительно напряженными стержнями - по условию;

еЕРА14 £.сЕсРСА1с6 < [ст]' ( 1? }

Рс ■ "

где е, ес - .коэффициенты линейного расширения материалов корпуса головки и стержней, Е,ЕС и Р, - их модули упругости и площади поперечного сечения, ДI - изменение температуры корпуса при работе, к - коэффициент запаса, Д 1сб - изменение температуры стержня перед сборкой:

■ А1сб = (1 + 1сД^:)АГ <-м->-

Для анализа вариантов моделей, содержащих контактирующие области из материалов с резко отличающимися вэличинами е , предложен алгоритм управления вычислением деформаций с помощью МКЭ в соответствии с граничными условиями модели.

Сравнительные эксперименты трех вариантов ФТЭ показали, что наилучшие результаты обеспечивает применение предварительно-напряженных стержней: деформации здесь - в пределах 6 мкм.

Проведено Т-мбделирование пяти ФТЭ стоек с варьированием: геометрической формой (при формировании паза в несущей стенке, специального упругого элемента, при введении дополнительных стенок), положением источника тепловьщеления в плоскости несущей стенки и при выносе его на дополнительную стенку), с использованием дополнительного источника тепловыделения и компенсации тепловых деформаций управляемыми упругими. Вычислительные эксперименты (в том числе при определении параметров порядка и оптимизации) проводились на Т-моделях размером 0,15х)636x0,004 м (для обеспечения возможности физического моделирования) при 4=20 Зт, 22

л =40, 8 Вт/м* град, е =12 ЮЕ-6 Т/град а =10 Вт/м* м.*грэд. На рис. 3 представлено сравнение распределений тепловых деформаций Д X (вдоль оси х) по высоте у модели. После поиска ФТЭ. выполнен ана-

1 - исходный вариант,

2 - вариант с дополнительным источником тепловыделений

3 - вариант с пазом в несущей стенке

4 - вариант с компенсацией тепловых деформаций упругими

5 - вариант с выносом источника тепловыделения на дополнительную стенку

Рис. 3 -50 -25 0 25 ЛX мим лиз чувствительности, подтвердивший результаты Т-моделирования. Кроме того, работоспособность предложенных ФТЭ была подтверждена экспериментально.

Выполнено Т-моделирование двух ФТЭ станин: с изменением геометрической формы (при формировании паза в несущей стенке) и крепления при применении материала с низким б . Вычислительные эксперименты проведены на той же Т-модели, что указано для ФТЭ стоек, но при условиях крепления и расположении источника тепла, характерных для станин. Варьируя формой и размерами указанного выше паза, возможно изменять величину и знак тепловых дефоршций на верхней 'Границе модели. Экспериментальная проверка этого ФТЭ проведена на сварных моделях (в масштабе Г. 5) станины двухстороннего торцешлифовального станка МЕ256 при 4=100 Вт (плоский нагревательный элемент) с контролем дефоршций 5 измерительными системами модели 214. При предложенной конструкции станины угловые тепловые деформации в 3-6 раз меньше, чем для исходной. В другом ФТЭ креплением верхней плоскости станины специальными стержнями тейповые деформации ее направляются вниз, в сторону, не влияющую на точность обработки.

Проведено,обобщение опыта отработки конструкций теплонагру-женных деталей с систематизацией возможностей реализации призна-

У мм

\ К

240

4 '5 г

120

ков Рх, определяющих структуру ФТУ, в виде морфологической карты, необходимой для автоматизации поиска ФТЭ конструкций и разработки специализированна приемов их генерирования. Предложены- два специализированных эвристических приема поиска 'уермоупругих ФТЭ конструкций - метод допустимых направлений деформаций и направленного изменения (модификации) напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкции. Первый из них основан на выявлении в конструкции (табл. 2): выходного элемента структуры (БЭС), смещение которого при нагреве определяет точность обработки; элемента ЭВЭС, определяющего положение БЭС; границ БЭС- и ЭВЭС; направлений тепловых деформаций - смещений границ ЮС и ЭВЭС исходной конструкции в виде системы векторов. {Ди); их допустимых направлений деформаций {Дн}. Сопоставляя направления (Ди) и {Дн}, используя признаки Рх отличия структур ФТЭ,- инвариантные эвристические приемы, а также качественный и количественный анализ (Т-моделирование), конструктор определяет структуру ФТЭ - поисковую концепцию Показаны примеры использования данного приема для получения ФТЭ, обеспечивающих автоматически, без средств охлаждения, управления и компенсации,. только за счет естественного НДС конструкции. В силу аналогии поведения созданных на базе таких ФТЭ конструкций (систем) поведению систем, изучаемых синергетикой, они названы квази-сине:.гетическ,ими( КС). Для их получения необходимо определить вид КС-эцемента - простейшего конструктива (например, стержня, плас-тнны и т.п. - см. табл. 2), автоматически обеспечивающего {Дн}, выделить такой элемент в исходной структуре ФТЭ конструкции и организовать связь его с остальными элементами при обеспечении жесткости, виброусгойчизости всей конструкции. Другой прием - модификации НДС заключается в том, чтобы, определив характер НДС (расширение, термический изгиб), преобразовать температурное поле ЭВЭС или (и) изменить степени свободы ЭВЭС (освобождением или ограничением перемещений) так, чтобы при новой структуре ФТЭ конструкции внутренние и внешние тепловые и силовые факторы нейтрализовали действие аналогичных факторов при исходной структуре ФТЭ и обеспечили допустимые направления {Дн} смещения границ ВЭС и ЭВЭС. Таким образом, указанные приемы позволяют конструктору посмотреть на поиск ФТЭ конструкции с разных сторон: геометрической (компоновочной) при использовании первого приема и с энергетической -второго. Разработан алгоритм поиска ФТЭ-поисковой концепции с применением этих приемов. 24

Таблица 2

Вид

характеристики

Деталь стал:с;<

Шпиндельная бабка

Стойка

Станина

В Э С

Отверстие под шпиндельную опору

Направляющая

Плоскость установа узла заготовки или инструмента

Э В Э С

Стенка, несущая опору

Несущая стенка.

Границы ВЗС и ЭВЗС

• Внешний контур ЕЭС и ■ контур ЭВЭС

Внешний контур ЭВЗС

Допустимые направления смещения {Дн} границ БЭС и ЭВЭС

Т~Г~Т 1 Г~т'

Направления смещения (Ди> границ ВЗС и ЭВЭС прототипа

КС-элемент

В пятой главе рассмотрены вопросы управления тепловыми деформациями станков с помощью высокоэффективных теплопередающих устройств - теплозых труб. Определены основные направления их использования (как порознь, так и в комбинациях)^

- отвод тепла на теплосъемник с изменением как величины тепловых деформаций 6тах элемента конструкции, . так и его постоянной времени Т:

(19)

(с - теплоемкость материала элемента, пг, I - масса и размер его),

'- отвод части тепла на аккумулятор с отдачей его элементам конструкции во время перерывов и при.работе•на режимах с малым тепловыделением - для уменьшения колебаний тепловых деформаций,

- перераспределение тепла, выделяемого в станке, для отвода его и выравнивания температурного поля элементов конструкции,'

- подвод тепла от внешнего источника для равномерного нагрева конструкции. ,

Для отработки конструкций шпиндельных- бабок с тепловыми трубами с анализом эффективности варьирования'величины теплового потока О • корпуса, температуры , &м масла в полости бабки, проводимости аР конструкции предложены коэффициенты влияния р -краткого изменения управляющего воздействия;

,„ » (1 + К|)(Р3»К2? . ^^ = 71-К1ч........( 20..)

где к, = 8м ; к2- рИ ; «м. рм! - коэффициент и. площадь

теплоотдачи границы масло-корпус бабки, а , Р - то же при теплоотдаче на. других границах. Сравнение значений ф(Р|) использовано для определения (по (ргоах )наиболее эффективных управляющих воздействий как для конкретного станка ЗЖ82, так и при раз--' личш'х сочетаниях значений комплексов К!, К2 .

На основе анализа теплопередачи с помощью гладкостенных теп-' ловых труб для характерных в станках случаев отвода тепла от твердого тела и жидкой среды (например, масла) получены алгебраические уравнения, позволяющие определить длину I зоны конденсации труб, необходимое для получения заданной температуры г указанных тела или среды число п труб: 26

где ш = 1/12, Л (п), В(п)'- коэффициенты, определяемые через тепло-физические и геометрические параметры конструкции. Решение уравнения (21) методом Ньитона-Рафсона проведено на ЭВМ по заказам промышленности для шпиндельных узлов станков моделей ЗМ182, 16К20, отделочного спецстанка, а также использовано для сравнения эффективности различных рабочих жидкостей по показателю -р при заданных размерах поперечного сечения труб, длинах их зон испарения и конденсации, коэффициентах теплоотдачи: для шпиндельных бабок / )тах обеспечивают трубы на аммиаке, двуокиси углерода и хлористом метиле. /

, Проведены испытания шпиндельных бабок с гладкостенными тепловыми трубами, отработана технология их сборки. Испытаниями бес-центровошлифовального станка ЗЖ82 показано,, что использование 20 труб накладной конструкции, работающих на ацетоне, при водяном теплообменнике позволяет сократить смещение настройки станка по размеру диаметра обрабатываемых деталей в 1,4 - 1,5 раза (при обработке 6 партий деталей). При испытании шпиндельного узла станка 1Б118 с встроенными трубами на ацетоне при водяном теплообменнике последовательным симплексным методом выполнена оптимизация труб как элемента конструкции бабки. Варьированием 4 факторов: объема заправки труб, температуры воды на входе в теплообменник, запаздывания включения подачи воды по отношению к пуску шпинделя,расхода воды тепловые деформации бабки в вертикальной плоскости снижены в 4-5 раз (до 4,6 ыкм).

В шестой главе изложены основы технологии и результатьтспы-тания автоматизированных станков в производственных условиях с целью получения информации о причинах изменения точности. Указанная технология распространяется на все виды станков, устанавливая порядок определения условий проведения контрольных и исследовательских, испытаний, разработки плана и последовательности их проведения, а также методы оценки потерн станком точности за время межналадочного периода. Для такой оценки предложена методика раз. . деления погрешностей изготовления деталей и погрешностей базирования с'б , закрепления ст3 , измерения аи , подчиняющихся но-■ рмальному закону распределения при применении контрольно-измери-. тельных машин. Суть данной методики заключается в:последователь-

21

ном итерационном статистическом анализе. (,с помощью ЭВМ) результатов к>4-6 повторных, измерений координатыХ для каждого из ¡<1 отверстий на \ < п детали с отбрасыванием на каждом шаге анормальных групп результатов измерений по критерию однородности дисперсий (их эмпирических оценок):

» . - 1 п

___^ __

•XJ i к - 1 ' Д*Л - • п

.. _--£CXjik-xji)\ -»xii ~ : г,—;-, л > '' -

и определением для каждого вида контролируемого параметра дисперсии £ $ 2

■ - > X t

S --•-

'ИХ |

которая используется для оценки анормальности экстремальных'(шах, min) результатов измерений по отношению их отклонения от среднего значения Xjj к SI)X . Затем по оставшимся значениям Xjj методом наименьших квадратов определяют суммарное рассеивание сгг , необходимое для нахождения искомой погрешности координаты X :

• оhal - aj2 где величина aj2 , характеризующая суммарное влияние o6to3ior(l определяется по результатам специальных измерений одной из обработанных деталей при m 3 5-8 повторных установах ее на машине. .Методика опробована при контрольных испытаниях станка модели Аис'Юг (фирмы 011 ve.t111 Италия). ■

Причины изменения точности определяются анализом показателен степени влияния п отдельных составляющих фактической погрешности бф(т.) при -фиксированном времени т . Например: - ^

- степень влияния смещения уровня настройки: ^с =• - ^у

- степень влияния ' , ; , : .

•> - 0,5 Лг • рассеивания смещения настроики:. г = - с — ,

РС 5ф(^М.+ А2 + Л2с

где ас(т) - смещение'настройки, Ац,Л,Лс - зоны рассеивания размеров обрабатываемых деталей из-за.влияния соответственно: погрешности ■ настройки, процессов быстрой и средней скорости.. При соответствующей стандартизации условий оценки и нормировании показателей г) "обеспечивается единство испытаний различных образцов, и моделей станков. • : '

■ По данной технологии проведено испытание пяти токарных и многооперациснных станков с ЧПУ. При этом получены ряд новых результатов, разработаны меры по. с'охранению._точности обработки. В частности, контрольные-испытания'продукционного токарного станка 2В

модели 1Б7Э2ФЗ показали, что из-за перерывов между выполненном черновых и чистовых переходов, из-за смены СОК в процессе обработки вследствие остывания обрабатываемой детали (сталь 40Х) происходит увеличение размеров ее диаметров (110-170 мм) на 0,02-0,09 мм. При испытании прецизионного токарного станка ТПК125ШФЗ с чередованием обработки длинных и коротких деталей из ЗИ474 выявлен механизм формирования конусообразное-™ (до 6 мкм на дичине 40 мм) из-за нагрева их при точении. Для устранения ее использовано предварительное искажение управляющей программ.:. При исследовательских испытаниях многооперационкого станка АПРС-1 из ГПС АЛП-3-1 разработана методика выделения из показаний Ф электронных уровней, размещенных ка станке, собственно угловых тепловых деформаций 9т путем снятия показаний Ф в фиксированные моменты времени и з определенном положении основных перемещаемых узлов (шпиндельной бабки, крестового стола). Исследовательскими испытаниями многооперационного станка 6902ПМФ2 показана правомерность распространения результатов традиционных измерений тепловых деформаций при фиксированной частоте вращения шпинделя п на повторно-кратковременный режим его работы с и = 2П|Д^/ЕД"С| < где П( - фиксированная частота вращения в течение времени Дт). Установлено различие линейных деформаций в пределах I %, угловых - от 8 до 35 %. При испытании того же станка отработана методика автоматизированного контроля точности позиционирования поворотных столов путем измерения тригонометрическим методом погрешности Да* угЛового положения каждой из N гранен установленной на столе аттестованной угловой меры с погрешностями Лаи ее, центральных углов. Измерения осуществляются п раз сначала при прямом, а затем при обратном порядке следования граней. По их результатам определяются:

- погрешность Да перемещения стола из позиции 1 в позицию ,}:

к = 1 - п ■

- стабильность позиционирования. А как среднюю ширину зоны рассеивания ошибок'положения стола,

- зону нечувствительности как среднюю разность.погрешностей по-■■ зиционирования в прямом и обратном направлениях. Предложенная'методика позволяет в 2-3 раза снизить трудоемкость.проверки точности позиционирования по .сравнению с традиционный методом с помощъю ■оптических устройств.-" • - '

Проведенные по разработанной технологии испытания подтвердили возможность увеличения оперативности получения в производственных условиях информации о причинах потери станком точности при * нагреве, что делает возможным ее использование в ходе проектирования аналогичных узлов других станков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании выполненных исследований можно сформулировать следующие общие выводы;

1. Анализом развития экспериментальных и теоретических исследований тепловых деформаций станков, мероприятий по уменьшению величины и степени их влияния на точность обработки показано, что основным путем повышения качества станков является решение их тепловых проблем (обеспечения стабильности точности и работоспособности) при проектировании. Реализация этого пути привела к созданию в работа технологии автоматизированного проектирования машин и средств повышения их качества, включающую следующие переходы: выбор направления проектирования как способа управления качеством машины; отработка конструкции на ранних стадиях проектирования; моделирование и оптимизация выходных характеристик объята проектирования, определяющих качество машины и сохранение его во времени; конструирование; оценка выходных характеристик машин; накопление и систематизация опыта проектирования.

2. Выдвинута и обоснована концепция проектирования как замкнутой системы управления качеством машин. Для ее реализации разработан ряд методологических положений управления качеством машин на ранних стадиях.проектирования, в том числе:

- представление каждой стадии проектирования в виде двухэтажного итерационного процесса отбора технических решений, состоящего из препроектирования (предпроектного анализа), где осуществляется поиск и оперативная оценка альтернативных вариантов управляющих воздействий на конструкцию, и собственно проектирования, направленного на совершенствование отобранных при препро-ектирова.нии конкурентоспособных вариантов;

- выделение и решение помимо традиционных задач идентификации отдельного класса задач - задач поиска видов управляющих воздействий - ФТЭ, которые могут привести конструктора к получению требуемых выходных характеристик машин;

30

- структурная идентификация управляющих воздействий на конструкцию и соответствующих им СПКС;

- использование нового вида оперативной и адекватной обратной связи при проёктнровании как системы управления качеством - вычислительного эксперимента с моделью ФТЭ конструкции, учитывающего условия ее проектирования, изготовления и эксплуатации.

На их базе разработан метод Т - моделирования ФТЭ конструкций, основанный на переходе от идеи (ФТЭ-поисковой концепции) к модели ФТЭ конструкции, Для построения Т - моделей использован предложенный принцип однородности физических процессов, протекающих в проектируемой конструкции и в модели ФТЭ, на котором(-ых) основана работа последней.

Основные результаты исследований по управлению качеством 'машин на ранних стадиях проектирования, технология автоматизированного проектирования машин и средств повышения их качества носят общий характер и имеют самостоятельное значение для теории и практики проектирования.

3. Установлена закономерность строения СПКС, заключающаяся в том, что-повышение качества станков - достижение минимального изменения погрешности обработки РiriinCv) возможно при шести уровнях целевого состояния параметров q, t, 5 , характеризующих любой термоупругий ФТЭ. lía ее основе разработаны структурная й обобщенная модели всего множества таких ФТЭ, используемых в СПКС. Это позволило выполнить.структурирование указанной предметной области для использования современных информационных технологий, -впервые создать экспертную систему выбора' сЬособа управления теп-лозыми деформациями станков при их проектировании и автоматизированный справочник - фэнд термоупругих ФТЭ, концентрирующих опыт проектирования, исследований и эксплуатации станков.

4. Для оперативкой оценки альтернативных вариантов ФТЭ конструкций при поиске новых термоупругих ФТЭ разработан пакет программ расчета и оптимизации стационарных температурных полей и тп пловых деформаций деталей станков с использованием МКЭ, теории планирования эксперимента и теории оптимизации.

Для.оперативной оценки альтернативных вариантов-ФТЭ конструкций, использующих известные термоупругие ФТЭ, впервые создана автоматизированная подсистема поиска технических решений тепло-натуженных деталей станков на основе•анализа чувствительности ' тепловых деформации моделей к изменению'-ряда параметров проекти-' 4 ." 3Í

рования (теплофизических и термомеханиче5ких свойств применяемых / материалов, тепловой и силовой нагрузок, формы). Применение такого. анализа позволяет автоматизированно установить место приложения выбранного конструктором управляющего воздействия, направление его изменения (увеличение или уменьшение) и величину последнего для достижения заданного значения целевой функции.

5.. Вычислительными экспериментами и экспериментами с физическими Моделями, проведенными при отработке новых конструкций шпиндельных бабок, многошпиндельных головок, станин, стоек показана высокая эффективность метода Т - моделирования при поиске новых ФТЭ конструкций, позволяющего конструктору самому оперативно проверять возникающие у него идеи. Найденные при этом термоупругие ФТЭ обеспечивают снижение тепловых деформаций в 2 -.16 раз. В ряде из них минимальные деформации в заданном направлении обеспечиваются автоматически, но без применения средств охлаждения, управления и компенсации, только за счет естественного напряженно-деформированного состояния конструкции, условия для которого созданы при проектировании. Предложен обобщенный алгоритм построения построения таких конструкций, расширено множество параметров проектирования тепло нагруженных деталей станков включением в него неодносвязности их контура.

Обобщение опьгга проведенных исследований привело к созданию двух специализированных эвристических приемов поиска термоупругих . ФТЭ конструкций: метода допустимых направлений деформаций и направленного изменения напряженно-деформированного состояния конструкции, помогающих конструктору определить, в каком направлении надо изменить ФТЭ исходной конструкции, чтобы пблучить нужный ФТЭ, обеспечивающий требуемое поведение>конструкции при нагреве.

6. Впервые рассмотрены особенности использования тепловых труб в станках, разработаны модели расчета параметров гладкостен-ных тепловых труб и их числа, оценки эффективности применяемых рабочих жидкостей для случаев отвода тепла от твердого тела и жидкой среды Экспериментально на шпиндельных узлах показана возможность снижения их тепловых деформаций в 1,5 -'4 раза. Разработана методика оптимизации тепловых труб как элемента конструкции машин.

Для выбора на ранних стадиях проектирования вида управляющего воздействия на конструкцию с целью обеспечения ее требуемых тепловых деформаций предложен метод анализа их эффективности по

32

коэффициентам влияния. Данный метод имеет общий характер и может использоваться при оценке на только тепловых труб, но и других ФТЭ станков и машин.

7. Разработана технология испытаний автоматизированных станков в производственных условиях для получения информации о причинах изменения точности обработки с цель» ее дальнейшего использования при управлении их качеством в процессе проектирования. С учетом того, что испытания проводятся в ходе выполнения станками производственных задания предложены методы регламентации условий И плана проведения контрольных и исследовательских испытаний, методы обработки их результатов. При проведенных по данной технологии испытаниях токарных и многооперационных станков с ЧПУ ( в том числе входящего в состав ГШ) получен ряд новых результатов, имеющих самостоятельное значение для теории и практики испытаний, проектирования и эксплуатации станкЬв, в частности:

- разработаны н апробированы методики разделения

* погрешностей изготовления деталей и погрешностей измерения, базирования, закрепления, установки их при использовании контрольно-измерительных машин;

* влияния на точность обработки тепловых деформаций станка и обрабатываемых деталей при прецизионной токарной обработке;

* угловых тепловых и упругих силовых деформаций станка;

- разработана и апробирована методика проверки точности позиционирования поворотных столов станков с ЧПУ;

- выявлены

* механизм формирования конусообразности обрабатываемой детали при многопроходной прецизионной токарной обработке;'

» влияние ряда особенностей эксплуатации продукционного токарного станка-(перерывов в работе, времени замены СОЖ) на изменение точности крупногабаритных валов;

* адекватность испытаний станков при работе с фиксированной частотой вращения шпинделя и с соответствующим ей повторно-кратковременным режимом изменения ее по программе, характерном для станков автоматизированного производства.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах.

1. Юрин К Я Повышение технологической надежности станков. -М.; Машиностроение, 1981. - 78 с.

2. Юрин Е Я Автоматизация ранних стадий проектирования

средств повышения качества станков путем управления их тепловыми деформациями.. - М- ВНИИТЭМР, 1991. - 72'с.

3. Юрии В Н. Совершенствование конструкций на основе вычислительного эксперимента. - Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин.и технологий. КТИ-87. /Под ред. Ю. М. Соломенцева. - М : Мосстанкин, 1987. - с. 99-103

А. Юрин В 1L Технология автоматизированного проектирования средств повышения качества станксв управлением их тепловыми деформациями. - Конструкторско-технологическая информатика, автоматизированное создание машин и технологий. КТИ-89./Под ред. Е М. Соломенцева. - М.: Мосстанкин, 1989. - с. 37-41.

5. Юрин R Н. Применение метода автоматизированного тенденци-онного моделирования при поисковом конструировании машин. - Авто. матизацня поискового конструирования и. подготовка инженерных кадров. - Волгоград: ВолПИ, 1987. - с, II7-II8.

6. Юрин В Н. Автоматизированное проектирование средств повышения качества станков управлением их тепловыми деформациямию -Технология. Сер. ГПС, ■ вып. 2, 1988. - с. 36-42.

7. Юрин Е Н. Разработка специализированного информационного обеспечения проектирования средств повышения качества станков управлением их тепловыми деформациями./l V Всесоюзное координационное совещание по автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении. Ч И. - Минск: ИТК АН БССР, 1989. - с. 77-81.

8. Юрин В Н. Автоматизированный поиск термоупругих физико-технических эффектов обеспечения точности станков. - Проблемы технологии и точности ГПС в машиностроении. - М.: МГП ВНТОм, 1990. - с. 46-48.

. 9. Юрин Е. Н. Автоматизированный выбор способа управления тепловыми деформациями станков. - Станки и инструмент, N II, I9S0. . - с. 7-9.

10. Юрин RR Информационное'обеспечение проектирования тепло на груженных деталей и узлов станков. - Станки и инструмент,

п. 7, 1992. - с. 12 - 14. .

11. Юрин BE Управление точностью обработки на станках с использованием автоматических систем. - Известия ВУЗов. Машиностроение, п 2, 1975. - с. 172-175.

12. Юрин В. К Система отработки конструкций теплонагрутеннь::: ■ тпж й стпнков на ранних'стадиях проектирования. - Комплокси-ш

г:'-; '.нтппация проектных и конструкторских работ в маипшострспнш:.

•I ■

- Л. : ЛДНТП, 1991. - с. • 91-94.

13. Юрин Е H. Автоматизированное теплофизическое проектнровм-ние металлорежущих станков. - Применение систем автоматизированного проектирования конструкций в машиностроении. - М. : ВС НТО, 1983. - с. 156-157.

14. Юрин R Н. Обеспечение точности обработки на основе анализа теплофизических процессов технологической-системы. - Теплофизика технологических процессов. - Рыбинск: РАТИ, 1992. - с.

15. Юрин Е Н. Средства повышения качества станков за счет снижения влияния их тепловых деформаций. - Состояние и перспективы создания высокопроизводительного металлорежущего оборудования.

- M : БНИИТЭМР, 1987. - с. 15-17.

16. Юрин Е Н, Повышение качества станков ГПС. - Проблемы машиностроения и автоматизации, M 5, 1985. - с. 77-82.

17. Юрин Е Н., Петраков Е А Автоматизированная подсистема поиска технических решений теплонагруженных узлов станков. - Комплексная автоматизация проектных и конструкторских работ в машиностроении. - JL: ЛДНТП, 1990. - с. 65-68.

18.' Juri n W. N. Zur Frage der Steuerung von Warmedeformati o-nen an Werkzeugmaschinen mit dem Ziel der Erhöhung Ihrer technologischen Sicherheit. - Wlss. 2. Fur Techn. Hochschule Magdeburg, v. 26, N ,5, 1982. - S. 73-77.

19. Юрин E H. Использование систем высокой теплопроводности для уменьшения влияния тепловых деформаций на технологическую надежность станков. - Комплексная механизация и автоматизация механической обработки мелкосерийного производства. - JL : ЛДНТП, 1975. - с. 40-48.

20. Юрин В. К Сравнение эффективности рабочих жидкостей гравитационных тепловых труб. - Инж. -физический журнал, т. xvi, n 2, 1981. - с. 156.

21. Юрин Е Н. Шпиндельные узлы с тепловыми трубами. - Станки и инструмент, M 4, Ï98I. - с. 16-18.

22. Юрин E H Оптимизация тепловых труб как элемента конструкции машин. Деп. рук. - Библ. указ! N 6(176), 1986. - с. 134.

23. Юрин ЕН. Изменение точности обработки на станках с ЧПУ в межналадочный период.. - Оборудование с ЧПУ, N 5, 1979. -с. 11-14.

24. Юрин E II, Лилеин ß Л. Оценка степени влияния факторов снижения технологической надежности станков. - Известил ВУЗов. Машиностроение, N 10, 1982. - с. 135-138.

25. • Юрин В Н., Тонких Е И. Проверка ^точности позиционирования поворотных столов станков с ЧЛУ. - Станки и инструмент, N 2, 1933. - с. 12-13.

26. Юрин Е Н., Либов Л Я , Петраков В к Исследование станков гибких производственных комплексов в производственных условиях. - Интегрированное проектирование в условиях ГПС электронного машиностроения. -'-11: МИЭЦ 1988. - с. 122-125.

27. Юрин В Н. Прецизионный металлорежущий станок. Авт. свид СССР N 378301. Заявл. 28. 05.69, N 1333154/31-08. Опубл. 18. 04.73. Ей. N 39, 1973.

28. Юрин В Н. Гидравлический следящий привод. Авт. свид. СССР N 673763. Заявл. 10.06.77, N 2493754/25-06. Опубл. 15. 07.79. Ь и. . N 26, 1979.

2.9. Юрин Е Н. Гидравлический распределитель следящего гидропривода. Авт. свид. СССР N 779663. Заявл. 02.11.77, N 2539539/25-6 . Опубл. 15. XI. 80. Б. и. N 42, 1980.

30. Юрин В Н., Мнуикин 0. С. Токарный станок. Авт. свид. СССР N 1206006. Заявл. 18. 05.83, N 3590951/25-08. Опубл. 23.01.86.

Е и. N 3, 1986.

31. Юрин В II. Шшгндельная бабка металлорежущего станка. Авт. свид. СССР N 1294489. Заявл. 05. 04.85, N 3877858/31-08. Опубл. 07. СО. 8?.. Ей. N 9, 1987.

32. Юрин В Н. Шпиндельная бабка металлорежущего станка. Авт. свид. СССР N 1351716. Заявл. 23.01.86, ь. 4031371/31-08. Опубл. 15.11.87. Ей. N 42, 1987.

33. Юрин В Н., Абанкин Ь И. Станина металлорежущего станка. Авт. с-вид. СССР Н 1458130. Заявл. II. 05.87, N 4435369/31-08. Опубл. 15. 02.89. Б. и. N 6; 1989.

34. Юрин В И Стойка металлорежущего станка. Авт. свид СССР N 1579703. Заявл. 23. 06.88 N 4435369/31-08. Опубл. 28. СП. 90. Е и. N 27, 1990.

35. Юрин В Н. Корпусная деталь станка. Полож. решение от 26. II. 91 по заявке N 4677256/31-08. Заязл. II. 04.89.

36. Юрин В Н., Петраков Е А. Блок шпиндельных головок. Полож. решение от 19. 02. 92 по заявке N 4872955/08. Заявл. 12.10.9а

37. Юрин В Н. Стойка станка. Полок, решение от . 10. 07. 92 по заявке N 4872955/08. Заявл. 12.10.90.