автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка средств поддержки и сопровождения CAE-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков

На правах рукописи

Каменев Сергей Владимирович

Разработка средств поддержки и сопровождения САЕ-систем при концептуальном проектировании металлорежущих станков

05.13.12 - Системы автоматизации проектирования (машиностроение)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Оренбург 2009

003469785

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, доцент Поляков Александр Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кривошеев Игорь Александрович

кандидат технических наук, доцент Макаров Владимир Михайлович

Ведущая организация

Государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный технический университет»

Защита состоится « ¿Г> Кл^сс^ 2009 г в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.181.06 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет», по адресу: 460018, г.Оренбург, проспект Победы, 13, ауд. 6205

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Автореферат разослан г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Шерстобитова В.Н.

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 27.12.2007г. №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 - 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 CAE-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 кафедры «Технология машиностроения, металлообрабатывающие станки и комплексы» Оренбургского государственного университета.

На защиту выносятся:

- методика автоматического построения модели шпиндельного узла в среде САЕ-системы;

- методика автоматического 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.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 4 из них в изданиях, входящих в список ВАК РФ, 7 публикаций в трудах и материалах международных, всероссийских научно-технических конференций, 5 учебно-методических работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованных источников из 139 наименований и 5 приложений. Основная часть работы изложена на 191 странице, включая 115 рисунков и 11 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы научная задача, объект и предмет исследования, цель и задачи работы, научная новизна и практическая значимость.

Первая глава посвящена состоянию вопроса и постановке задач исследования. В главе приведен краткий обзор литературы по направлениям использования систем и методик инженерного анализа в современном станкостроении. Основное внимание уделено вопросам определения статических и динамических характеристик станков расчетным путем.

Большой вклад в общую методологию инженерного анализа станков и расчета их статических и динамических характеристик внесли исследования Решетова Д.Н., Кудинова В.А., Хомякова B.C., Досько С.И., Пуша В.Э., Пуша A.B., Санкина Ю.Н., Зверева И.А., Кочинева H.A., Сабирова Ф.С. Вопросам использования универсальных систем инженерного анализа (САЕ-систем) посвящены работы Норенкова И.П., Кривошеева И.А., Шелофаста В.В., Юрина В.Н., Васильева Г.Н., Кирилина Ю.В., Еремина Н.В., Attia М.Н., Yung С. Shin, Baker J.R., G.Bianchi, Те-Yen Huang.

Обзор литературы показал, что ведущие зарубежные станкостроители в последние годы уделяют все большее внимание применению САЕ-систем при проектировании станков. Однако на отечественных станкозаводах использование САЕ-систем пока находится на начальном уровне. Расчеты с их использованием, как правило, не носят систематического характера, а являются эпизодическими.

Комплекс работ с использованием любой CAE-системы при проектировании станков включает три основных этапа: подготовку и ввод исходных данных; оценку параметрического состояния объекта; выбор и разработку типовых форм представления результатов моделирования (рис. 1). Эффективность реализации каждого из этапов определяется наличием соответствующих математических моделей и методик, составляющих средства поддержки и сопровождения CAE-системы. Их недостаточный уровень развития в отечественном станкостроении сдерживает эффективность применения САЕ-систем при проектировании станков.

Строгого определения для средств поддержки и сопровождения любых автоматизированных систем не существует. Анализ существующих разработок в этой области позволил их разграничить. Средства сопровождения -это различного вида средства, обеспечивающие эффективное использование CAE-системы за счет квалифицированного ее применения. Средства поддержки - это средства, направленные на обеспечение построения достоверных предметных моделей объектов, в частности MC, а также расширения функционального назначения CAE-системы при исследовании разработанных моделей.

Анализ существующих средств сопровождения САЕ-систем позволил сформулировать три базовых направления исследований и разработок: создание практических методик и алгоритмов эффективного использования

САЕ-систем; создание практических методик по исследованию свойств объектов различной физической природы; разработка средств накопления и обработки информации по результатам вычислительных экспериментов как при различной вариации параметров модели исследуемого объекта, так и функциональных параметров САЕ-системы.

Формирование фиксированного

наборе данных и формы _ их представлении

Использование САЕ-систем

Очаика параметрического состояния ооverra (выполнение расчетов с использование* решателей)

Выбор и разработка типовых форм представления результатов моделирования _

Выбор ма годов расчета (решаталеи}

Требуемым набор и последовательность выполнения расчетов

Назначение результатов расчета

Разработка оригинального препроцессора

Задание дополнительных параметров и условий

выбор анализируемых параметров и формирование функциональных связей

Формирование результатов

Предпосылки и гипотезы

Геометрическая модель НСС

Л рост ранет вениое расположение и величина натрузов

Вновь создаваемое ПО

Типооыа методики исследования параметрического состояния СТС (вновь создаваемые)

Рисунок 1 - Иерархическая структура использования САЕ-систем при проектировании станков

Для средств поддержки САЕ-систем можно выделить два направления: разработка программных средств, максимально использующих возможности САЕ-системы; создание специальных математических моделей, интегрирующихся с математическим обеспечением САЕ-системы.

Выявленные направления развития средств поддержки и сопровождения САЕ-систем позволили сформулировать проблему эффективного использования таких систем и сформулировать задачи работы.

Во второй главе рассматриваются математические модели для расчета параметров жесткости и демпфирования подвижных и неподвижных стыков НСС в среде универсальных систем конечно-элементного анализа.

Для расчета статических и динамических характеристик НСС в САЕ-системах используется система уравнений вида:

[W]{5(0}+[qW0}+mW0} = i^(0} 0)

где [М],[С],[К\ - матрицы масс, демпфирования и жесткости;

{£(/)},- векторы перемещений, скоростей и ускорений; {F(/)}- вектор нагрузки.

Для формирования матриц демпфирования и жесткости разработаны математические модели расчета параметров жесткости и демпфирования подвижных и неподвижных стыков. Предложена расчетная модель стыка, использующая одномерные элементы-пружины линейного и нелинейного типов (рис. 2.а), выбор которых осуществляется в автоматическом режиме в зависимости от направлений контактных перемещений в стыке.

Дополнительно для расчета параметров жесткости затянутых стыков разработаны две модели: конечно-элементная модель для расчета жесткости при сдвиге (рис. 2.6) и модель растяжения винта. Для выбранного диапазона нагрузок, действующих в стыке, по предложенным моделям были получены диаграммы, используемые в дальнейшем для задания жесткости пружин.

Учет параметров демпфирования в моделях стыков выполнен путем добавления в них вязких элементов-демпферов, характеризуемых коэффициентом демпфирования. Особенностью предлагаемой модели является автоматизированный расчет коэффициентов демпфирования при определении массовых и жесткостных характеристик стыка и автоматическая генерация элементов-демпферов.

В третьей главе представлены математическая модель шпиндельного узла (ШУ) станка, основанная на конечно-элементном представлении; методика создания программного средства в среде САЕ-системы, в автоматическом режиме формирующего модель элемента НСС; описание разработанного программного средства в виде модуля-препроцессора, используемого для определения статических и динамических характеристик шпиндельных узлов станков; результаты апробации разработанного программного средства на примере шпиндельных узлов фрезерных станков.

Расчетная модель ШУ представляет собой модель шпинделя с моделями опор качения и набором граничных условий (рис.3). В расчетной модели ШУ реализованы: стержневые конечные элементы; модели опор качения в виде комбинации различных типов упругих элементов-пружин с фиксиро-

Сеточная модель винта

соединяемых деталей

Рисунок 2 - Расчетные модели стыка

ванными коэффициентами жесткости и демпфирования; задание сосредоточенных нагрузок в узлах.

Особенностью разработанной методики создания программного средства в среде CAE-системы являлось сочетание фиксированной совокупности команд встроенного языка программирования с разработанной унифицированной расчетной моделью элемента НСС. Результатом реализации методики является программное средство «PADSUMS», написанное на языке высокого уровня «Object Pascal» и используемое в качестве альтернативного препроцессора CAE-системы.

Проведенные машинные эксперименты на ШУ различных станков показали восьмикратное сокращение времени на моделирование с использованием разработанного ПС.

В четвертой главе представлены математическое описание конечно-элементной модели несущей системы станка, исследования различных типов конечно-элементных расчетных моделей НСС, методика автоматизированного построения параметризованной модели НСС с возможностью ее перестроения при изменяющихся параметрах.

Результаты проведенных вычислительных экспериментов для расчетной модели НСС вертикально-фрезерного станка 6Р11ФЗ-1 позволили выбрать в качестве основных типов конечных элементов - оболочковые. Максимальные расхождения величин статической жесткости для соответствующих оболочковых и твердотельных моделей базовых деталей станка не превысили 6%. Однако, время расчета на оболочковых моделях, по крайней мере, в 14 раз меньше, чем на соответствующих твердотельных моделях. Анализ результатов модального расчета показал, что максимальные расхождения значений пяти первых частот для оболочковых и твердотельных моделей не превысили 7%. Время, затраченное на проведение расчетов для оболочковых моделей, по крайней мере, в 10 раз меньше, чем для твердотельных моделей.

Для проведения инженерного анализа НСС при изменяющихся положениях его рабочих органов была разработана методика автоматизированного построения параметризованной модели НСС с возможностью ее перестроения при изменяющихся параметрах.

Рисунок 3 - Расчетная схема шпиндельного узла

Методика включает шесть основных процедур: параметризация базовых деталей станка; построение модели отдельной базовой детали станка; построение модели привода; построение модели стыка; построение дополнительных элементов конструкции (привод главного движения, гидроцилиндры, опорные элементы станка и т.п.); коррекция построенной модели. Основу каждой из процедур составляют файлы сценария на встроенном языке программирования. На рис. 4 приведена схема алгоритма, реализованного в разработанной методике, а также фрагменты результатов его работы в виде отдельных моделей НСС, последовательно дополняемых от позиции к позиции новыми моделями узлов (например, позиция 1 - модель НСС, включающая только основание и стойку станка, а позиция 9 - полная модель НСС).

Особенность алгоритма автоматизированного построения модели НСС заключается в последовательности построения отдельных узлов, учитывающая их топологическую и компоновочную специфику: сначала формируются модели пар сопряженных деталей станка, а затем модели стыков для этих деталей. Для подвижных деталей после формирования модели стыка создается модель привода этой детали.

Для формирования модели несущей системы в любой возможной конфигурации рабочего пространства станка предусмотрена возможность построения моделей подвижных деталей в любом положении относительно сопряженных деталей за счет введения дополнительных параметров. Модели дополнительных элементов конструкции НСС реализуются на основе использования комбинаций объемных, оболочковых и пружинных элементов.

Модель несущей системы, полученная с помощью разработанных файлов сценария (последовательная реализация пяти процедур), имеет ряд мелких погрешностей, требующих коррекции. Эти погрешности связаны с неточностями в построении сетки или ее отсутствием на отдельных поверхностях, нарушениями конфигурации сопрягаемых поверхностей в стыках при некоторых вариантах относительного расположения подвижных деталей станка и т.д. Для устранения этих погрешностей создан специальный сценарий, осуществляющий окончательную коррекцию и отладку модели, его инициализация завершает процесс построения модели НСС.

Пятая глава посвящена исследованию статических и динамических характеристик станка в его рабочем пространстве. Выполнен анализ статических и динамических характеристик фрезерного станка 6Р11МФЗ-1 по результатам натурных и вычислительных экспериментов; разработана методика исследования статических и динамических характеристик НСС в рабочем пространстве станка по электронной параметризованной модели. Выполнена апробация разработанной методики на расчетной модели фрезерного станка.

Сравнение результатов натурных и вычислительных экспериментов показало, что средняя погрешность расчетных статических перемещений в направлении оси X составила 12,7%, в направлении оси Y - 18,2% и в направлении оси Z - 6,3%. Величина множественного коэффициента детерминации R2 для каждой пары расчетных и экспериментальных данных составляла не менее 0,971.

Рисунок 4 - Схема и иллюстрация результатов работы алгоритма формирования модели НС С

Для всех выявленных частот колебаний НСС средняя величина погрешностей для расчетных значений не превышала 10%. Погрешности расчета амплитуд динамической податливости варьировались для различных амплитудных пиков. Наименьшая погрешность расчетов этих амплитуд наблюдалась для характеристик, полученных в направлении оси Z (средняя погрешность не превышала 14%), а наибольшая - для характеристик, полученных в направлении оси У (средняя погрешность достигала 20%). Наименьшая величина множественного коэффициента детерминации, вычисленная для каждой пары характеристик по координате 2, составила 0,821, Наибольшая погрешность расчетов была зафиксирована по координате X - среднее значение коэффициента К5 составило 0,753.

Для исследования статических и динамических характеристик несущей системы станка в его рабочем пространстве разработана методика, включающая восемь основных блоков (рис. 5):

Конструкция, ttfM«iKpw*t<'iit p*it**pu. ы*гтр*гллы, murwi/vwc«-!/» ж*р*гт*ристит, условия гксплуатации

сттп

Армирование исходных данных дл* моделирований статических и динамических характеристик НСС в его рабочим rçoeipïMcr»

CAÇ-CHCTfMA

Разработка п■раматркзованной модели НСС, включающей параметризации», *а* геометрических параметров. гак и нагрузок

D„ Оу D}... Ол С^С^Су-С,

F.F.F.-.P/

еОв Df - рлзЁлерныо vupjMcmpt./] и. - фшичвоие щ^ниицш;

Расчет статических характеристик НСС в рабочем пространстве станка с помыцд»ю САЕ-систему

Y.

координатных знач- ений статической жист «cm КЖл Ку КЕ

*VSr5rJ 'Ад * ♦ * Bt&* *

* BfSf* * * оtsf *

* Dj-®,1 ♦ Ét s, * ÉJ V^r

Амэпиз изменения координатных значений статической жесткости и выбор направления совершенствования конструкции НСС по критерию статическом жесткости («иммилсиие слабы* м«ст»1

Расчет динамических характеристик НСС п рабочем пространстве станка с помощью С ДЕ-системы

Подбор аппроксимирующих эапйсимрст [К для ноордииатни* значений амплитуды динамической подотлиаости НСС W,, Yi,f W,

Аиали! изменение собственных частот и координатных значений амплитуд динамичдскон податливости НСС W,, Wy. W,, и выбор направления совершенствования конструкции КСС по динамическому критерию

Рисунок S - Этапы реализации методики исследования статических и динамических характеристик станков

I) формирование исходных данных для моделирования статических и динамических характеристик НСС в его рабочем пространстве;

2) разработка параметризованной модели НСС, включающей параметризацию, как геометрических параметров, так и нагрузок;

3) расчет статических характеристик НСС в рабочем пространстве станка с помощью САЕ-системы;

4) подбор аппроксимирующих зависимостей для координатных значений статической жесткости Кх, KY и Kz, как функций координатных перемещений подвижных органов станка и построение соответствующих аппроксимирующих поверхностей;

5) анализ изменения координатных перемещений и выбор направления совершенствования конструкции НСС по критерию статической жесткости («выявление слабых мест»);

6) расчет динамических характеристик НСС в рабочем пространстве станка с помощью САЕ-системы;

7) подбор аппроксимирующих зависимостей для координатных значений амплитуды динамической податливости НСС Wx, Wy и Wz, как функций координатных перемещений подвижных органов станка, и построение соответствующих аппроксимирующих гиперповерхностей;

8) анализ изменения собственных частот и координатных значений амплитуд динамической податливости НСС Wx, WY и Wz, и выбор направления совершенствования конструкции НСС по динамическому критерию.

Апробация разработанной методики исследования статических и динамических характеристик несущей системы станка в его рабочем пространстве по электронной параметризованной модели была проведена для фрезерного станка 6Р11МФЗ-1. Для этого была построена параметризованная модель НСС, учитывающая изменение пространственного положения рабочих органов, и выполнены серии вычислительных экспериментов для статических и динамических характеристик станка.

Анализ изменения статической жесткости проведен по результатам 49 конфигураций модели НСС, определяемых различными положениями салазок и консоли станка. Для анализа динамических характеристик НСС использовано 85 конфигураций ее модели - комбинации положений стола, салазок и консоли по каждой из соответствующих координатных осей (осиХ, Y и Z).

Для каждой конфигурации модели НСС, в соответствии с разработанной методикой, были построены статические и динамические характеристики, получены соответствующие аппроксимирующие зависимости, построены поверхности изменения статической жесткости и изоповерхности изменения динамических характеристик. Их анализ позволил вскрыть закономерности изменения статических и динамических характеристик НСС в рабочем пространстве станка по трем координатным направлениям. Например, наибольшее изменение статической жесткости, составляющее 125%, было зафиксировано по оси Z. Изменения первой собственной частоты колебаний в рабочем пространстве станка составили около 12,5%, а изменения амплитуды колебаний в направлении оси X на первой резонансной частоте более 200%. Наибольшие изменения были зафиксированы для амплитуды колебаний на второй собственной частоте по оси X - 530%.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

Выполненный комплекс исследований позволил разработать автоматизированные средства поддержки и сопровождения САЕ-систем, направленные на повышение эффективности САПР станков:

1) созданы математические модели для расчета характеристик жесткости и демпфирования в подвижных и неподвижных соединениях элементов НС металлорежущих станков;

2) разработана методика создания программного средства в среде САЕ-системы, в автоматическом режиме формирующего модель элемента НСС; на основе разработанной методики создано программное средство на языке высокого уровня в виде модуля - препроцессора САЕ-системы для определения статических и динамических характеристик шпиндельных узлов станков;

3) разработана методика моделирования несущих систем станков, позволяющая создавать реконфигурируемые модели в автоматизированном режиме средствами САЕ-системы «ANSYS». Методика использует встроенный макроязык и основана на параметризации геометрической и расчетной моделей НСС;

4) разработана методика исследования статических и динамических характеристик в рабочем пространстве металлорежущего станка по электронной параметризованной модели. Методика может быть использована, как на этапе проектирования при определении направлений совершенствования конструкции НСС по статическому и динамическому критериям, так и на этапе эксплуатации при разработке управляющих программ для станка с ЧПУ, учитывающих найденные при помощи данной методики области рабочего пространства станка с областями пониженной статической и динамической жесткости;

5) разработанные средства поддержки и сопровождения САЕ-системы «ANSYS» апробированы при моделировании фрезерного станка 6Р11МФЗ-1. Анализ расчетных и экспериментальных динамических характеристик фрезерного станка доказал адекватность конечно-элементных модели, полученной на основе разработанной методики. Установлено:

- расхождение результатов расчета с экспериментальными данными по статической жесткости в среднем составило 12,7% в направлении оси X, 18,2% в направлении оси Y и 6,3% в направлении оси Z;

- средняя величина погрешности модели по собственным частотам колебаний несущей системы станка не превысила 10%;

- средняя величина погрешности по амплитуде динамической податливости несущей системы станка не превысила 20%;

- проведенный расчет множественных коэффициентов детерминации R2 для амплитудно-частотной характеристики станка в десяти точках его рабочего пространства показал, что наибольшую достоверность разработанная конечно-элементная модель станка обеспечивает по координате Z, среднее

значение коэффициента R2 составило 0,821, по Y - 0,813, по оси X - 0,753, что объясняется наличием большего числа резонансных пиков;

Повышение эффективности исследования статических и динамических характеристик НСС обеспечивается за счет сокращения затрат времени на получение необходимых закономерностей; получения нового качества знаний; формализации построения статических и динамических характеристик станка в его рабочем пространстве.

При этом установлено:

а) снижение вычислительных затрат пропорционально сокращению обобщенных координат при замене твердотельной модели на оболочковую: в рассмотренном случае обеспечивается десятикратное сокращение времени статического и модального расчетов при семикратном уменьшении размерности решаемых задач;

б) точность статического и модального расчета элементов несущей системы станков при использовании оболочковых элементов, сопоставима с точностью, обеспечиваемой объемными элементами с погрешностью, не превышающей 10%.

Полученные результаты исследований могут быть использованы для всех универсальных САЕ-систем, а также сложных технических объектов, для которых актуальны статические и динамические нагрузки.

Результаты работы отражены в основных публикациях:

1. Каменев, C.B. Комплексный анализ состояния станка с использованием системы «ANSYS»: материалы 2-й всероссийской научно-практической конференции «Компьютерная интеграция производства и ИЛИ (CALS) технологии» / C.B. Каменев. - Оренбург: ИПК ОГУ, 2005. - С. 126-128.

2. Каменев, C.B. Исследование тепловых характеристик шпиндельных узлов станков с использованием системы инженерного анализа: материалы 4-й всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / C.B. Каменев. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2005. - С. 151-153.

3. Каменев, C.B. Расчет статических, динамических и тепловых характеристик шпиндельных узлов в системе «ANSYS» / C.B. Каменев, А.Н. Поляков // Технология машиностроения. - 2006. - № 7. - С. 64-69.

4. Каменев, C.B. Исследования теплоустойчивости металлорежущих станков на различных этапах жизненного цикла / C.B. Каменев, А.Н. Поляков, П.И. Дьяконов // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2006. - Т. 2: Естественные и технические науки, № 1. - С. 128-132.

5. Каменев, C.B. Исследование эффективности моделирования корпусных деталей металлорежущих станков / C.B. Каменев, А.Н. Поляков // Техника машиностроения. - 2006. - № 3. - С. 2-6.

6. Каменев, C.B. Методика автоматизированного построения параметрической модели несущей системы станка / C.B. Каменев // Вестник Курганского государственного университета. Сер.: Технические науки. - 2006. -Вып.2. -4.2. - № 1.-С. 30-31.

7. Каменев, C.B. Методика построения параметрических моделей в системах инженерного анализа: материалы 5-й всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / C.B. Каменев. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2006. - С. 155-157.

8. Каменев, C.B. Автоматизированная методика построения динамических характеристик в рабочем пространстве станка / C.B. Каменев // Современные проблемы в прикладных задачах: сборник трудов / под ред. д.т.н. проф. О.Я. Кравца. - Воронеж: Изд-во «Научная книга», 2006. - Вып.11. - С. 96-98.

9. Каменев, C.B. Реализация параметрических моделей в инженерном анализе металлорежущих станков / C.B. Каменев, А.Н. Поляков, В.Н. Михайлов // Технология машиностроения. - 2007. - № 6. - С. 20-23.

10. Каменев, C.B. Анализ изменения статической жесткости в рабочем пространстве станка: материалы 3-й всероссийской научно-практической конференции «Компьютерная интеграция производства и ИЛИ (CALS) технологии» / C.B. Каменев. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - С. 130-136.

11. Каменев, C.B. Методика расчетного определения динамических характеристик металлорежущих станков с использованием САЕ-систем материалы 6-й всероссийской научно-практической конференции (с международным участием) «Современные информационные технологии в науке, образовании и практике» / C.B. Каменев. - Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. -С. 57-52.

12. Каменев, C.B. Методика анализа статической жесткости станка с учетом конфигурации его рабочего пространства / C.B. Каменев // Машиностроение и инжеперное образование. - 2008 - № 1. - С. 12-21.

13. Каменев, C.B. Программа для моделирования шпиндельных узлов станков «PADSUMS»: свидетельство о регистрации программного средства № 386 от 10 сентября. / C.B. Каменев - Оренбург. УФАП, 2008. - 540 кбайт.

Лицензия № ЛР020716 от 02.11.98.

Подписано в печать 29.04.2009. Формат 60x84 '/ . Бумага писчая. Усл. печ. листов 1,0. Тираж 100. Заказ 237.

ИПК ГОУ ОГУ 460352, г. Оренбург, ГСП, пр. Победы, 13. Государственное образовательное учреждение «Оренбургский государственный университет»

Введение.

1 Состояние вопроса и постановка задач.

1.1 Актуальность применения САЕ-технологий в промышленности.

1.2 Проблемы использования САЕ-систем.

1.3 Инженерный анализ в станкостроении.

1.4 Постановка цели и задач работы.

2 Математические модели стыков элементов НСС.

2.1 Математическая модель для расчета параметров жесткости стыков.

2.2 Алгоритм формирования модели стыка.

2.3 Математическая модель для расчета параметров демпфирования стыков

3 Инженерный анализ шпиндельных узлов в САЕ-системе А^УБ.

3.1 Математическое описание модели шпиндельного узла.

3.2 Анализ статической жесткости.

3.3 Анализ динамических характеристик.

3.3.1 Определение собственных частот колебаний.

3.3.2 Анализ динамических характеристик.

3.4 Методика создания программного средства в среде САЕ-системы.

3.5 Апробация разработанного программного средства.

4 Методика моделирования несущих систем станков.

4.1 Обоснование выбора типа расчетной модели.

4.1.1 Статический анализ деталей.

4.1.2 Определение собственных частот и форм колебаний деталей.

4.2 Математическое описание модели несущей системы.

4.3 Методика автоматизированного построения модели несущей системы станка.

4.3.1 Структура сценария, реализующего модель базовой детали.

4.3.2 Структура сценария, реализующего модель стыка.

4.3.3 Структура сценария, реализующего модель привода.

4.3.4 Процедура формирования модели несущей системы станка.

5 Исследование статических и динамических характеристик в рабочем пространстве станка.

5.1 Анализ результатов натурных и вычислительных экспериментов.

5.2 Анализ изменения характеристик несущей системы в рабочем пространстве станка.

5.2.1 Анализ изменения статической жесткости в рабочем пространстве станка.:.

5.2.2 Анализ изменения динамических характеристик в рабочем пространстве станка.

5.2.3 Выводы по результатам анализа.

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.).

Основные результаты и выводы работы

Выполненный комплекс исследований позволил разработать автоматизированные средства поддержки и сопровождения САЕ-систем, направленные на повышение эффективности САПР станков:

1) созданы математические модели для расчета характеристик жесткости и демпфирования в подвижных и неподвижных соединениях элементов НС металлорежущих станков;

2) разработана методика создания программного средства в среде САЕ-системы, в автоматическом режиме формирующего модель элемента НСС; на основе разработанной методики создано программное средство на языке высокого уровня в виде модуля - препроцессора САЕ-системы, используемое для определения статических и динамических характеристик шпиндельных узлов станков;

3) разработана методика моделирования НСС, позволяющая создавать реконфигурируемые модели в автоматизированном режиме средствами САЕ-системы «ANSYS». Методика использует встроенный макроязык и основана на параметризации геометрической и расчетной моделей НСС;

4) разработана методика исследования статических и динамических характеристик в рабочем пространстве металлорежущего станка по электронной параметризованной модели. Методика может быть использована, как на этапе проектирования при определении направлений совершенствования конструкции НСС по статическому и динамическому критериям, так и на этапе эксплуатации при разработке управляющих программ для станка с ЧПУ, учитывающих найденные при помощи данной методики области рабочего пространства станка с областями пониженной статической и динамической жесткости;

5) разработанные средства поддержки и сопровождения САЕ-системы «ANSYS» апробированы при моделировании фрезерного станка 6Р11МФЗ-1. Анализ расчетных и экспериментальных динамических характеристик фрезерного станка доказал адекватность конечно-элементных модели, полученной на основе разработанной методики. Установлено:

- расхождение результатов расчета с экспериментальными данными по статической жесткости в среднем составило 12,7% в направлении оси X, 18,2% в направлении оси Y и 6,3% в направлении оси Z;

- средняя величина погрешности модели по собственным частотам колебаний несущей системы станка не превысила 10 %;

- средняя величина погрешности по амплитуде динамической податливости несущей системы станка не превысила 20%;

- проведенный расчет множественных коэффициентов детерминации R для АЧХ станка в десяти точках его рабочего пространства показал, что наибольшую достоверность разработанная конечно-элементная модель станка обеспечивает по координате Z, среднее значение коэффициента R составило 0,821, по Y - 0,813, по оси X - 0,753.

Повышение эффективности исследования статических и динамических характеристик НСС обеспечивается за счет сокращения затрат времени на получение необходимых закономерностей; получения нового качества знаний; формализации построения характеристик станка в его рабочем пространстве.

При этом установлено: а) снижение вычислительных затрат пропорционально сокращению обобщенных координат при замене твердотельной модели на оболочковую: в рассмотренном случае обеспечивается десятикратное сокращение времени статического и модального расчетов при семикратном уменьшении размерности решаемых задач; б) точность статического и модального расчета элементов несущей системы станков при использовании оболочковых элементов, сопоставима с точностью, обеспечиваемой объемными элементами с погрешностью, не превышающей 10%.

Полученные результаты исследований могут быть использованы для всех универсальных САЕ-систем, а также сложных технических объектов, для которых актуальны статические и динамические нагрузки.

1. Александров, В.М. Введение в механику контактных взаимодействий / В.М. Александров, М.И. Чебаков. Ростов-на-Дону: Изд-во ООО «ЦВВР», 2007. - 214 с.

2. Бабичев, А.П. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, H.A. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. — М.: Энергоатомиздат, 1991. — 1231 с.

3. Бальмонт, В.Б. Расчеты высокоскоростных шпиндельных узлов / В.Б. Бальмонт, И.Г. Горелик, A.M. Фигатнер. -М.: ВНИИТЭМР, 1987. 52 с.

4. Басов, К.A. ANSYS в примерах и задачах / К.А. Басов. М.: КомпьютерПресс, 2002. - 224 с.

5. Басов, К. А. ANS YS: справочник пользователя / К. А. Басов М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 с.

6. Белкин, А.Е. Расчет пластин методом конечных элементов / А.Е. Белкин, С.С. Гаврюшин. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 232 с.

7. Беспалов, В.А. Автоматизация параметрического проектирования гидроцилиндров с учетом условий их эксплуатации: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.12: 26.06.2007 / В.А. Беспалов; ГОУ ВПО «БГТУ» Брянск, 2007. - 19 с.

8. Брадис, И.В. Применение модального анализа для моделирования несущих систем, с целью улучшения динамического качества станков: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.03.01: 22.12.1994 / И.В. Брадис; «Станкин» -Москва, 1994. 16 с.

9. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев; под ред. Г. Гроше, В. Циглера. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.-720 с.

10. Вовкушевский, A.B. К решению задач теории упругости с односторонними связями конечных элементов / A.B. Вовкушевский, В.А. Зейлитер // Изв. Всесоюз. н.-и. ин-т гидротехники. 1979. - № 129. - С. 27-31.

11. Вовкушевский, A.B. Расчет массивных гидротехнических сооружений с учетом раскрытия швов / A.B. Вовкушевский, Б.А. Шойхет. М.: Энергоиздат, 1981. — 136 с.

12. Вовкушевский, A.B. Представление одного класса задач упругости с трением на границе как задач с идеальными односторонними связями / A.B. Вовкушевский // Всесоюз. н.-и. ин-т гидротехники. JL, 1982. - 11 с. — Деп. в ВИНИТИ 26.08.82, № 1088-82.

13. Гайдышев, И. Анализ и обработка данных: специальный справочник / И. Гайдышев. СПб: Питер, 2001. - 752 с.

14. Галлагер, Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. / Р. Галллагер. М.: Мир, 1984. - 428 с.

15. Галахов, М.А. Расчет подшипниковых узлов / М.А. Галахов, А.Н. Бурмистров. — М.: Машиностроение, 1988. 254 с.

16. Гаркунов, Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность / Д.Н. Гаркунов. 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Изд-во МСХА, 2001. - 616 с.

17. Горячева, И.Г. Контактные задачи в трибологии / И.Г. Горячева, М.Н. Добычин. -М.: Машиностроение, 1988. 254 с.

18. Горячева, И.Г. Механика фрикционного взаимодействия / И.Г. Горячева. М.: Наука, 2001. - 478 с.

19. Грувер, М. САПР и автоматизация производства / М. Грувер, Э. Зиммерс. -М.: Мир, 1987. 528 с.

20. Динамика станков с ЧПУ: сб. науч. трудов / под ред. М.К. Клебанова и др. Куйбышев: КПтИ, 1986. - 124 с.

21. Джонс, А.Б. Общая теория расчета упругих систем с шариковыми и радиальными роликовыми подшипниками при действии произвольной нагрузки с учетом скорости вращения / А.Б. Джонс. — М.: ВЦП, 1984. 28 с.

22. Джонсон, К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ. / К Джонсон; под ред. Р.В. Гольдштейна. М.: Мир, 1989. - 506 с.

23. Добрынин, С.А. Методы автоматизированного исследованиявибрации машин: Справочник / С.А. Добрынин, М.С. Фельдман, Г.И. Фир-сов. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

24. Жеков, К. CAE-системы в XXI веке Электронный ресурс. / К. Жеков // SAPR.Ru: Web-сервер журнала «САПР и графика».- М.: КомпьютерПресс, 2000. Режим доступа: http://www.sapr.m/article.aspx?id=6796 &iid=278, свободный (дата обращения 4.03.2009 г.).

25. Журавлев, В.Ф. Механика шарикоподшипников гироскопов / В.Ф. Журавлев, В.Б. Бальмонт. -М.: Машиностроение, 1986. 272 с.

26. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике: Перевод с английского / О. Зенкевич; под ред. Б.Е. Победри. М.: Издательство «Мир», 1975.-541 с.

27. Зуева, Е.П. Автоматизация проектирования консольных стационарных кранов: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.12: 15.05.2007 / Е.П. Зуева; ГОУ ВПО «БГТУ» Брянск, 2007. - 20 с.

28. Каменев, C.B. Методика автоматизированного построения параметрической модели несущей системы станка / C.B. Каменев // Вестник Курганского государственного университета. Сер.: Технические науки. 2006. — Вып.2. - 4.2. - № 1. - С. 30-31.

29. Каменев, C.B. Анализ изменения статической жесткости в рабочем пространстве станка / C.B. Каменев / Компьютерная интеграция производства и ИЛИ технологии: материалы 3-й всерос. науч.-практ. конф. — Оренбург: ИПК ГОУ ОГУ, 2007. - С. 130-136.

30. Каменев, C.B. Программа для моделирования шпиндельных узлов станков «PADSUMS»: свидетельство о регистрации программного средства № 386 от 10 сентября / C.B. Каменев УФАП, Оренбург: ГОУ ОГУ, 2008. - 540 Кбайт.

31. Каменев, C.B. Методика анализа статической жесткости станка с учетом конфигурации его рабочего пространства /C.B. Каменев // Машиностроение и инженерное образование. — 2008. № 1. - С.12-21.

32. Каплун, А.Б. ANSYS в руках инженера: практ. руководство / А.Б. Каплун. 2-е изд., испр. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 272 с.

33. Кирилин, Ю.В. Исследование несущей системы станка методом конечных элементов / Ю.В. Кирилин, Н.В. Еремин // СТИН. 2002. - №8. -С. 19-21.

34. Кирилин, Ю.В. Методика моделирования несущей системы станка / Ю.В. Кирилин, Н.В. Еремин // СТИН. 2004. - №6. - С. 13-17.

35. Кирилин, Ю.В. Динамические характеристики несущей системы рельсофрезерного станка / Ю.В. Кирилин, Ю.М. Табаков, Н.В. Калужский, Н.В. Еремин // СТИН. 2004. - № 9. - С. 6-11.

36. Кириллин, Ю.В. Совершенствование несущих систем фрезерных станков на основе их моделирования и расчета динамических характеристик: автореф. дис. . д-ра техн. наук: 05.03.01: 21.06.2006 / Ю.В. Кириллин; Ул-ГТУ. Ульяновск, 2006. - 32 с.

37. Кирилин, Ю.В. Моделирование базовых деталей металлорежущего станка методом конечных элементов / Ю.В. Кирилин // Наука — производству.-2007.- №3. — С.54-57.

38. Колебания линейных систем / под ред. В.В. Болотина. М.: Машиностроение, 1978. — 352 с. — (Вибрации в технике: справочник в 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.); Т.1).

39. Конструкция станков: Электронный ресурс. Электрон, текст, и граф. дан. - [Б. м.]: HURCO, [б. г.]. - Режим доступа: http://www.hurco.ru/page. aspx?id page=7453, свободный. - Загл. с экрана (дата обращения 4.03.2009 г.).

40. Корячко, В.П. Теоретические основы САПР: Учеб. для вузов / В.П. Корячко, В.М. Курейчик, И.П. Норенков. М.: Энергоатомиздат, 1987. -400 с.

41. Кравчук, A.C. Численные методы решения контактной задачи для линейно и нелинейно упругих тел конечных размеров / A.C. Кравчук, В.А. Васильев // Приклад, механика. 1980. - №6 (16). - С. 9-15.

42. Кривошеев, И.А. Создание информационного фонда для организации системного проектирования авиадвигателей / И.А. Кривошеев // Вестник УГАТУ. 2002. - № 1.-С. 193-201.

43. Кудинов, В.А. Динамика станков / Кудинов В. А. М.: Машиностроение, 1967. - 357 с.

44. Кузьменко, В.И. Оценка точности МКЭ при решении неоклассических смешанных задач теории упругости / В.И. Кузьменко, В.Д. Ламзюк, Л.К. Приварников // Пространствен, конструкции в Красноярском крае. -1978. — № 11.-С. 133-138.

45. Курейчик, В. М. Математическое обеспечение конструкторского и технологического проектирования с применением САПР: учеб. для вузов / В. М. Курейчик. М.: Радио и связь, 1990. - 352 с.

46. Левина, З.М., Решетов Д.Н. Контактная жесткость машин / З.М. Левина, Д.Н. Решетов. -М.: Машиностроение, 1971. 264 с.

47. Ли, К. Основы САПР. CAD/CAM/CAE: пер. с англ. / К. Ли. -СПб.: Питер, 2004. 560 с.

48. Ляшко, И.И. Математический анализ: Справочное пособие по высшей математике в 5-ти т. / И.И Ляшко, А.К. Боярчук, Я.Г. Гай, Г.П. Головач. М.: Едиториал УРСС, 2001. - 5 т.

49. Математика и САПР: в 2 кн. Кн.2: Вычислительные методы. Геометрические методы / под. ред. Н.Г. Волкова. М.: Мир, 1989. - 260 с.

50. Металлорежущие станки: учебник для машиностроительных втузов / под ред. В.Э. Пуша. — М.: Машиностроение, 1985. 256 с.

51. Михайлов, В.Н. Повышение производительности фрезерных станков на основе комплексной оценки их работоспособности при черновой обработке: дис. . канд. тех. наук: 05.03.01: защищена 13.11.1985 / В.Н. Михайлов. М.: Мосстанкин, 1985. - 257 с.

52. Морозов, Е.М. ANSYS в руках инженера: Механика разрушения / Е.М. Морозов, А.Ю. Муйземнек, A.C. Шадский. М.: Ленанд, 2008. - 456 с.

53. Норенков, И.П. Основы автоматизированного проектирования / И.П. Норенков. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 366 с.

54. Норенков, И.П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии / И.П. Норенков, П.К. Кузьмик. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 320 с.

55. Орликов, М.Л. Динамика станков / М.Л. Орликов. 2-е изд., пе-рераб. и доп. — Киев: Выща школа, 1989. - 272 с.

56. Павлов, С. Финансовый анализ рынка CAE-технологий / С. Павлов // CAD/CAM /CAE Observer. 2007. - №3. - С. 7-15.

57. Павлов, С. Финансовый анализ рынка CAE-технологий в 2007 году / С. Павлов // CAD/CAM/CAE Observer. 2008. - №5. - С. 18-21.

58. Подгорный, А.Н. Задачи контактного взаимодействия элементов конструкций / А.Н. Подгорный, П.П. Гонтаровский, Б.Н. Киркач и др.; под ред. В.Л. Рвачева. Киев: Наук, думка, 1989. - 232 с.

59. Поляков, А.Н. Расчет статических, динамических и тепловых характеристик шпиндельных узлов в системе «ANSYS» / А.Н. Поляков, C.B. Каменев // Технология машиностроения. 2006. - № 7.— С. 64-69.

60. Поляков, А.Н. Исследование эффективности моделирования корпусных деталей металлорежущих станков / А.Н. Поляков, C.B. Каменев // Техника машиностроения. 2006. - №3. - С. 2-6.

61. Поляков, А.Н. Реализация параметрических моделей в инженерном анализе металлорежущих станков / А.Н. Поляков, C.B. Каменев, В.Н. Михайлов // Технология машиностроения. 2007. - №6. - С. 20-23.

62. Прочность. Устойчивость. Колебания: справочник в 3-х т. / под общ. ред. И.А. Биргера и Я.Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1968. - 3 т.

63. Пуш, A.B. Шпиндельные узлы. Проектирование и исследование: монография / A.B. Пуш, И.А. Зверев. М.: «Станкин», 2000. - 197 с.

64. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: справочник / под общ. ред. В. И. Мяченкова. М.: Машиностроение, 1989.-520 с.

65. Сабиров, Ф.С. Разработка методов повышения эффективности использования многоцелевых станков с ЧПУ на основе исследования их динамических характеристик в рабочем пространстве: дис. . канд. тех. наук:0503.01 M.: Мосстанкин, 1979. - 192 с.

66. Сабоннадьер, Ж.-К. Метод конечных элементов и САПР: Пер. с франц. / Ж.-К. Сабоннадьер, Ж.-Л. Кулон; под ред. Э.К. Стрельбицкого. М.: Мир, 1989.-192 с.

67. Санкин, Ю.Н. Динамика несущих систем металлорежущих станков / Ю. Н. Санкин. — М.: Машиностроение, 1986. 95 с.

68. Сегерлинд, JI. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. / JI. Сегерлинд; под ред. Б.Е. Победри. М.: Мир, 1979. — 393 с.

69. Сизиков, B.C. Устойчивые методы обработки результатов измерений. Учебное пособие / B.C. Сизиков. СПб.: «СпецЛит», 1999. - 240 с.

70. Сливин, Р.Ю. Интеллектуальная поддержка инженерного анализа на основе рассуждений по прецедентам (на примере задач контактной механики): автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.12: 01.11.2006 / Р.Ю. Сливин; ВГТУ Волгоград, 2006. - 23 с.

71. Сорокин, C.B. Автоматизация проектирования цилиндрических деталей, работающих в условиях трения скольжения, с применением интегрированных САПР: автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.13.12: 27.06.2006 / C.B. Сорокин; ГОУ ВПО «БГТУ» Брянск, 2006. - 19 с.

72. Стренг, Г. Теория метода конечных элементов: Пер. с англ. / Г. Стренг, Дж. Фикс; под ред. Г.И. Марчука. М.: Мир, 1977. - 350 с.

73. Трушин, С.И. Метод конечных элементов. Теория и задачи / С.И. Трушин. М.: Изд-во АСВ, 2008. - 256 с.

74. Хомяков, B.C. Исследование статических характеристик и демпфирующих свойств упругой системы станка: метод, указ. / B.C. Хомяков. -М.: Мосстанкин, 1982. 9 с.

75. Хомяков, B.C. Проблема моделирования подвижных стыков при расчете станков / B.C. Хомяков, В.В. Молодцов // СТИН. 1996 - № 6 — С. 16-21.

76. Хокс, Б. Автоматизированное проектирование и производство / Б. Хокс. М.: Мир, 1991. - 296 с.

77. Чеканин, А.В. Совершенствование несущих систем широкоуниверсальных станков на основе анализа их деформированного состояния: ав-тореф. дис. . канд. техн. наук: 05.03.01: 08.12.1990 / А.В. Чеканин; «Стан-кин». Москва, 1989. - 16 с.

78. Чигарев, А. В. ANSYS для инженеров: справ, пособие / А. В. Чи-гарев. М.: Машиностроение-1, 2004. - 512 с.

79. Шереметьев, К.В. Влияние ускорительной головки планетарного типа на качество обработки при фрезеровании концевыми фрезами: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.03.01: 20.11.2008 /К.В. Шереметьев; «Станкин». -Москва, 2008. 27 с.

80. Шпур, Г., Автоматизированное проектирование в машиностроении / Г. Шпур, Ф.Л. Краузе; пер. с нем. Г.Д. Волковой и др.; под ред. Ю.М. Соломенцева —М.: Машиностроение, 1988. — 648 с.

81. Энкарначчо, Ж. Автоматизированное проектирование. Основные понятия и архитектура систем / Ж. Энкарначчо, Э. Шлехтендаль. М.: Мир, 1986.-288 с.

82. Явленский, К.Н. Приборные шариковые подшипники. Справочник / К.Н. Явленский. М.: Машиностроение, 1981.-351 с.

83. AGMA MACHINERY products - обрабатывающие центры с ЧПУ - все модели Е-resource. - Electron, text and graph, data. — Access mode: http:// www.agma.com.ru/, free. - Caption from title screen (access date 4.03.2009 г.).

84. Alzmetall: Home: E-resource. — Electron, text and graph, data. -Access mode: http://www.alzmetall.de/, free. Caption from title screen (access date 4.03.2009 г.).

85. Attia, M.H. A generalized modelling methodology for optimized realtime compensation of thermal deformation of machine tools and CMM structures / M.H. Attia, S. Fraser // International Journal of Machine Tools & Manufacture. -1999.- №39.-P. 1001-1016.

86. Baker, J.R. Use of finite element structural models in analyzing machine tool chatter / J.R. Baker, K.E. Rouch // Finite Elements in Analysis and Design. 2002. -Vol. 38, № ll.-P. 1029-1046.

87. Bathe, K. J. Finite Elements Procedures / K.J. Bathe. New Jersey 07458: Prentice hall Inc., 1996. - 1037 p.

88. Chaskalovic, J. Finite Element Methods for Engineering Sciences. Theoretical Approach and Problem Solving Techniques: English translation from french / J. Chaskalovic. Leipzig: Springer, 2008. - 255 p.

89. Chen, Z. Finite Elements Methods and Their Applications / Z. Chen. — Leipzig: Springer-Yerlag Berlin Heidelberg, 2005. 410 p.

90. Cook, R.D. Finite Element Modeling for Stress Analysis / R.D. Cook. -NY: John Wiley & Sons, Ltd., 1995. 320 p.

91. DMC-8120 Е-resource. Electron, text and graph, data. - FULLAND MACHINERY CO., LTD. - Access mode: http://www.filllandtech.com/prod-ucts/dmc/8120 3 .html, free - Caption from title screen (access date 4.03.2009 г.).

92. Feeler.Ru = = FEELTECH: Е-resource. Electron, text and graph, data. - Feeltech, 2005. — Access mode: http://www.feeler.ru/, free. - Caption from title screen (access date 4.03.2009 г.).

93. Fenner, R.T. Finite Element Methods for Engineers / R.T. Fenner.1.ndon: Imperial College Press, 1996. 171 p.

94. Handbook of Numerical Analysis. Volume 2: Finite Element Methods (Parti) / P.G. Ciarlet, J.L. Lions editors. - Amsterdam: Elsevier Science B.V., 1991.-928 p.

95. Handbook of Numerical Analysis. Volume 4: Finite Element Methods (Part2). Numerical Methods for Solids (Part2) / P.G. Ciarlet, J.L. Lions editors. -Amsterdam: Elsevier Science B.V., 1991. - 974 p.

96. Hardinge Inc: E-resource., Electron, text and graph, data. -Hardinge Inc., 2006. - Access mode: http://www.hardinge.com/, free. - Caption from title screen (access date 4.03.2009 r.).

97. Hartmann, F. Structural Analysis with Finite Elements / F. Hartmann, C. Katz. — Berlin: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007. — 597 p.

98. Hughes, T.J.-R. The Finite Element Method: Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis / T.J.-R.Hughes. New Jersey 07632: Prentice hall Inc., 1987. - 804 p.

99. Hutton, D.V. Fundamentals of Finite Element Analysis / D.V. Hutton. -NY: McGraw-Hill Companies, Inc., 2004. -494 p.

100. Jin, K.C. Thermal characteristics of the spindle bearing system with a gear located on the bearing span / K.C. Jin, G.L. Dai // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 1998. -№ 38. - P. 1017-1030.

101. Kim, S.M. Prediction of thermo-elastic behavior in a spindle-bearing system considering bearing surroundings / S.M. Kim, S.K. Lee // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2001. - № 41. - P. 809-831.

102. Lei, S. Thermo-mechanical modeling of orthogonal machining process by finite element analysis / S. Lei, Y.C. Shin, F.P. Incropera // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 1999. - № 39. - P. 731-750.

103. Li, H. Analysis of bearing configuration effects on high speed spindles using an integrated dynamic thermo-mechanical spindle model / H. Li, C.S. Yung // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2004. - № 44. - P. 347-364.

104. Li, H. Integrated Dynamic Thermo-Mechanical Modeling of High Speed Spindles. Part 1: Model Development / H. Li, C.S. Yung // Transactions of the ASME.-2004.-Vol. 126.-P. 148-158.

105. Li, H. Integrated Dynamic Thermo-Mechanical Modeling of High Speed Spindles. Part 2: Solution Procedure and Validations / H. Li, C.S. Yung // Transactions of the ASME. 2004. - Vol. 126. - P. 159-168.

106. Lin, C.W. An integrated thermo-mechanical-dynamic model to characterize motorized machine tool spindles during very high speed rotation / C.W. Lin, J.F. Tu, J. Kamman // International Journal of Machine Tools & Manufacture. -2003.-№43.-P. 1035-1050.

107. Liu, G.R. The Finite Element Method: A practical course / G.R. Liu, S.S. Quek. Oxford: Elsevier Science Ltd., 2003. - 348 p.

108. Machining Centers and Automation Technology | Toyoda Machinery: E-resource. — Electron, text and graph, data. Toyoda Machinery. - Access mode: http://toyodausa.com/, free. - Caption from title screen (access date 4.03.2009 r.).

109. Madenci, E. The finite element method and applications in engineering using ANSYS / E. Madenci, I. Guven. NY: Springer Sciense+Business Media, LLC, 2006. - 686 p.

110. Moaveni, S. Finite element analysis. Theory and application with ANSYS / S. Moaveni. New Jersey 07458: Prentice hall Inc, Upper Saddle River, 1999.- 527 p.

111. Morris, A. A Practical Guide to Reliable Finite Element Modelling / A. Morris. Chichester, West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd., 2008. - 368 p.

112. Nguyen, D.T. Finite Elements Methods: Parallel Sparse Static and Ei-gen-Solutions / D.T. Nguyen. NY: Springer Sciense+Business Media, LLC, 2006. - 533 p.

113. OKUMA Europe GmbH: E-resource. Electron, text and graph, data. — Access mode: http ://www. okuma.de/, free. — Caption from title screen (access date 4.03.2009 r.).

114. Precision Machining Technology: Moore Precision Tools: E-resource. Electron, text and graph, data. - Moore Tool Company. - Access mode: http://mooretool.com/, free. — Caption from title screen (access date 4.03.2009 r.).

115. Segerlind, L.J. Applied Finite Element Analysis / L.J. Segerlind — Second edition. NY: John Wiley & Sons, Ltd., 1984. - 425 p.

116. Stolarski, T.A. Engineering analysis with ANSYS software / T.A. Sto-larski, Y. Nakasone, S. Yoshimoto. Oxford: Elsevier, 2006. - 456 p.

117. Rao, S. S. The Finite Element Method in Engineering / S. S. Rao. -Forth edition. — Elsevier Science & Technology Books, 2004. — 663 p.

118. Welcome to ANSYS, Inc. Corporate Homepage E-resource. — Electron, text and graph, data. - ANSYS, Inc. - Access mode: http://www. an-sys.com/, free. - Caption from title screen (access date 4.03.2009 r.).

119. Won, S.Y. Thermal error analysis for a CNC lathe feed drive system / S.Y. Won, K.K. Soo, W.C. Dong // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 1999. - № 39. - P. 1087-1101.

120. Wriggers, P. Nonlinear Finite Elements Methods / P. Wriggers. Berlin: Springer, 2008. - 554 p.

121. Wu, C.H. Thermal analysis for the feed drive system of a CNC machine center / C.H. Wu, Y.T. Kung // International Journal of Machine Tools & Manufacture. -2003. -№ 43. P. 1521-1528.

122. Zienkiewicz, O.C. The Finite Element Method. Volume 1: The Basis / O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor. — Fifth edition. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. - 690 p.

123. Zienkiewicz, O.C. The Finite Element Method. Volume 2: The Solid Mechanics / O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor. Fifth edition. - Oxford: Butterworth-Heinemann, 2000. 460 p.

124. Zienkiewicz, O.C. The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics / O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor. Sixth edition. - Oxford: Elsevier, 2005.-631 p.