Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35230| Назва: | Оптимізація конструкції станини фрезерного верстата методом комп’ютерного моделювання |
| Інші назви: | Milling machine body design optimization by computer modeling method |
| Автори: | Зазуляк, Тарас Григорович Zazulyak, Taras Hryhorovych |
| Приналежність: | ТНТУ імені Івана Пулюя, гр. МВнм-61 |
| Бібліографічний опис: | Зазуляк Т. Г. Оптимізація конструкції станини фрезерного верстата методом комп’ютерного моделювання : кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю „133 — галузеве машинобудування“ / Т. Г. Зазуляк. — Тернопіль : ТНТУ, 2021. — 74 с. |
| Bibliographic description: | Zazulyak T.G. “Milling machine body design optimization by computer modeling method”. 133 - Industrial engineering; Ternopil Ivan Pul'uj National Technical University; Ternopil, 2021. |
| Дата публікації: | 27-тра-2021 |
| Дата подання: | 26-тра-2021 |
| Дата внесення: | 1-чер-2021 |
| Країна (код): | UA |
| Місце видання, проведення: | Тернопіль |
| Науковий керівник: | Гагалюк, Андрій Валерійович Gagaliuk, Andrii |
| Члени комітету: | Окіпний, Ігор Богданович Okipnyi, Ihor Bohdanovych |
| УДК: | 621.9 |
| Теми: | 133 галузеве машинобудування Інвентор шпиндель станина напружено-деформований стан деформація 3D- модель thermal flows 3d model deformation spindel |
| Короткий огляд (реферат): | Мета і завдання магістерської роботи - отримання нової конструкції корпусу (станини) фрезерного верстата з подальшим теоретичним дослідженням її жорсткості, а саме 3D-моделі фрезерного верстата для отримання максимальної величини відхилення і її порівняння з аналітичним розрахунками. Завдання дослідження: - виконати аналіз компонувань фрезерних верстатів; - змоделювати колону (станину) фрезерного верстата; - задати обмеження поверхонь, які повинні залишитися незмінними; - провести аналіз методики розрахунку жорсткості фрезерних верстатів; - провести теоретичне дослідження з використанням САПР Fusion 360, Autodesk Inventor 2021; - порівняти результати відхилень колони фрезерного верстату отриманого МСЕ з аналітичними розрахунками; Об’єкт дослідження – станина фрезерного верстату. Предмет дослідження – оптимізація форми станини. Методи дослідження. Проведення теоретичних досліджень ґрунтується на МСЕ, використання модуля генеративного проектування, морфологічного аналізу. Загальні висновки: 1. Проведено інформаційний пошук стосовно використання і впровадження сучасних методів проектування таких як топологічна оптимізація та генеративне проектування. Доведено, що ці способи є ефективними і металоощадливими, проте на даний час – енерговитратними. Використання в аеронавтиці, транспорті та архітектурі доводять їх перспективність впровадження в близькому майбутньому; 2. Проведений аналіз компонування фрезерного верстата і оптимізація його конструкції довела свою функціональність. Використовуючи модуль топологічної оптимізації в Inventor 2021 вдалося зменшити масу виробу до 1834 кг при достатній жорсткості станини. 3. Безконсольне компонування верстату підходить для оброблення важких деталей і вагою до 1500 кг, що особливо актуально в компонуванні верстатів з ЧПК. 4. Теоретичні розрахунки і комп’ютерне моделювання співпали з похибкою до 10%. Проведений аналіз напружено-деформованого стану показав максимальний прогин колони у верхній точці 0,0055 мм; 5. Моделювання колони фрезерного верстата показало, що ні перегородки, ні їх форма не суттєво впливають на жорсткість колони. Що підтверджено теоретичними та експериментальними дослідженнями. 6. Чавун досі залишається найпоширенішим матеріалом для виготовлення корпусних деталей, по при ефективне використання інших сучасних віброізолюючих матеріалів. Це можна пояснити вартістю і відпрацьованістю технології виготовлення. |
| Опис: | The purpose and objectives of the master's work - to obtain a new design of the body (frame) of the milling machine with subsequent theoretical study of its rigidity, namely 3D-models of the milling machine to obtain the maximum deviation and its comparison with analytical calculations. Objectives of the study: - perform analysis of the layout of milling machines; - to model a column (bed) of the milling machine; - set restrictions on surfaces that must remain unchanged; - to analyze the method of calculating the stiffness of milling machines; - conduct a theoretical study using CAD Fusion 360, Autodesk Inventor 2021; - compare the results of deviations of the column of the milling machine obtained by ITU with analytical calculations; The object of research is the frame of a milling machine. The subject of research is the optimization of the frame shape. Research methods. Theoretical research is based on ITU, the use of the module of generative design, morphological analysis. General conclusions: 1. An information search on the use and implementation of modern design methods such as topological optimization and generative design. It is proved that these methods are efficient and metal-saving, but currently energy-intensive. Use in aeronautics, transport and architecture prove their prospects for implementation in the near future; 2. The analysis of the layout of the milling machine and the optimization of its design proved its functionality. Using the topological optimization module in Inventor 2021 it was possible to reduce the weight of the product to 1834 kg with sufficient rigidity of the frame. 3. The consoleless arrangement of the machine is suitable for processing of heavy details and weighing up to 1500 kg that is especially actual in arrangement of machines with ChPK. 4. Theoretical calculations and computer simulations coincided with an error of up to 10%. The analysis of the stress-strain state showed the maximum deflection of the column at the upper point of 0.0055 mm; 5. Modeling of the column of the milling machine showed that neither the partitions nor their shape do not significantly affect the rigidity of the column. Which is confirmed by theoretical and experimental studies. Cast iron still remains the most common material for the manufacture of body parts, with the effective use of other modern vibration-insulating materials. This can be explained by the cost and performance of manufacturing technology |
| Зміст: | Вступ...7 1. Аналітичний розділ...8 1.1.Огляд та аналіз проблематики дипломної роботи...8 1.2.Інформаційно-патентний пошук...9 1.3.Висновки по розділу, постановка мети та задач дослідження...26 2.Дослідно-проектний розділ...28 2.1.Вибір рухів по забезпеченню виробничого циклу на верстаті...28 2.2.Обґрунтування структурно-кінематичної схеми верстата....30 2.3.Обґрунтування модулів верстата (МК,ТМ)...31 2.4.Аналіз типів базових компонувань...34 2.4.1.Вибір верстатів-аналогів...34 2.4.2.Вибір оптимальної схеми компонування...34 2.5.Опис та обґрунтування конструкції станини на основі аналогу....37 2.6.Принцип роботи та технологічні розрахунки...41 2.6.1.Силові та міцнісні розрахунки станини...41 2.6.2.Розрахунок безступеневого приводу...47 2.7.Висновки по розділу...51 3.Науково-дослідний розділ...52 3.1.Методика та план проведення наукових досліджень...52 3.2.Розробка моделі об‘єкта досліджень...52 3.4.Обговорення та аналіз отриманих результатів* (*оприлюднені результати досліджень подаються в додатках)...59 3.5.Висновки за результатами наукового дослідження...60 4.Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях....61 4.1.Охорона праці при роботі на металообробних верстатах...61 4.1.1.Додаткові вимоги безпеки...62 4.2.Безпека в надзвичайних ситуаціях....64 4.2.1.Техногенні небезпеки....64 4.2.2.Аварії з викидом радіоактивних речовин у навколишнє середовище...65 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ...67 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ....71 ДОДАТКИ...61 |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/35230 |
| Власник авторського права: | © Зазуляк Тарас Григорович, 2021 |
| Перелік літератури: | Основні вузли горизонтально фрезерного. Схеми основних вузлів і технологічні можливості верстатів фрезерної групи. URL: https://kd43.ru/uk/business-plans/osnovnye-uzly-gorizontalno-frezernogo-shemy-osnovnyh-uzlov-i.html Манжилевський О. Д. Точність та випробування верстатів. Конспект лекцій: URL: http://manzhilevskyy.vk.vntu.edu.ua/file/eaeb30da1b3438c05b5956e597e75bf0.pdf. ДСТУ 3600-97 (ГОСТ 30527-97) «Верстати металорізальні. Методи перевірки точності оброблення зразка-виробу». ДСТУ 3630-97 (ГОСТ 22267-76) – «Верстати металорізальні. Методи перевірки точності та постійності відпрацювання колової траєкторії». ДСТУ ГОСТ 27843:2007 (ИСО 230-2:1997) «Випробування станків. Визначення точності та повторюваності позиціювання осей з числовим програмним керуванням» Проектирование металлореущих станков и станочных систем: Спровочник-учебник. В 3-х т. Т2. ч.2 / А.С. Проников, Е.И. Борисов, В.В.Бушуев и др.; под общ. ред. А.С. Проникова. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана: Машиностроение, 1995. – 320 с Марголит Р.Б. Технология машиностроения : учебник для среднего профессионального образования / Р. Б. Марголит. - Москва: Издательство Юрайт, 2017. – 413 с. Бочков В.М, Сілін Р.І., Гаврильченко О.В. Розрахунок та конструювання металорізальних верстатів: Підручник / За ред. Сіліна Р.І. – Львів: Видавництво «Бескид Біт», 2008. – 448 с. Барт, В. Е. Применение полимербетонов в станкостроении / В.Е.Барт, Г.С.Санина, С.A.Шевчук // Технология, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Серия 6-3. Технология металлообрабатывающего производства. Обзорная информ., вып. 11. - М.: ВНИИТЭМР, 1985. -40 с. Бионический дизайн — решение трудных технических задач с помощью природы - URL: https://can-touch.ru/blog/bionics-design/ Легкие конструкции с помощью генератора форм (autodesk netfabb) – URL: https://www.pointcad.ru/istorii-uspexa/legkie-konstrukczii-s-pomoshhyu-generatora-form-(porozhdayushhego-proektirovaniya) Инновационные решения компании Altair Engineering и её партнеров в области аддитивных технологий (3D-печати) и аддитивного производства позволяют создавать сложные структуры и конструкции – URL: http://fea.ru/news/6000 Next Eurostar E3000 satellite to feature Airbus 3D printed aluminum parts – URL: https://www.3ders.org/articles/20150321-next-eurostar-e3000-satellite-to-feature-airbus-3d-printed-aluminum-parts.html Why GM’s Electric Future Is Also an Additive Future. URL: https://www.additivemanufacturing.media/articles/why-gms-electric-future-is-also-an-additive-future Генератор форм. URL: https://knowledge.autodesk.com/ru/support/inventor/learn-explore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2020/RUS/Inventor-Help/files/GUID-D74F47F3-FE22-44EF-85BE-7C6B1F56DCF9-htm.html What Generative Design Is and Why It's the Future of Manufacturing. URL: https://www.newequipment.com/research-and-development/article/22059780/what-generative-design-is-and-why-its-the-future-of-manufacturing Think Generative Design Is Overhyped? These Examples Could Change Your Mind. URL: https://www.autodesk.com/redshift/generative-design-examples/ Li, Haibing & Lachmayer, Roland. (2018). Generative Design Approach for Modeling Creative Designs. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 408. 012035. 10.1088/1757-899X/408/1/012035. Elie Daher & Sylvain Kubicki & Annie Guerriero, 2017. Data-driven development in the smart city: Generative design for refugee camps in Luxembourg. Entrepreneurship and Sustainability Issues, VsI Entrepreneurship and Sustainability Center, vol. 4(3), pages 364-379, March. Врагов Ю.Д. Анализ компоновок металлорежущих станков: (Основы компонетики). – М.: Машиностроение, 1978. – 208 с. Металлорежущие станки: Учебник для нач. проф. образования / Б.И.Черпаков, Т.А.Альперович. – М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 368 с. Металлорежущие станки / под ред. В.Э.Пуша. – М.: Машиностроение, 1986. – 575 с. Ковальов В.Д. Натурні випробування крутної жорсткості станин важких токарних верстатів / В.Д. Ковальов, Я.С. Антоненко, Б.Ю. Виганяйло // Вісник Нац. техн. ун-ту «ХПІ»: зб. наук. пр. Сер.: Технології в машинобудуванні = Bulletin of the National Technical University «KhPI» : coll. works. Ser.: Techniques in a machine industry. – Харків : НТУ «ХПІ», 2017. – № 26 (1248). – С. 94-98. Ачеркан Н.С и др. Металлорежущие станки. В двух томах. Т1. М.: «Машиностроение», 1965. – 764 с. Ачеркан Н.С и др. Металлорежущие станки. В двух томах. Т2. М.: «Машиностроение», 1965. – 629 с. Кирилин, Ю.В. Применение полимербетона для изготовления базовых деталей тяжелых фрезерных станков / Ю.В. Кирилин // Технология машиностроения. – 2007. - №12. – С. 32-35. Кирилин, Ю. В. Методика моделирования несущей системы станка / Ю.В.Кирилин, B. И. Табаков, И. В. Еремин// СТИН. - 2004. - № 6. - С. 13-17. Грановский Г.И. Кинематика резания. – М.: Машгиз, 1948. – 200 с. Радкевич Я. М., Тимирязев В. А., Схиртладзе А. Г., Островский М. С. Расчет припусков и межпереходных размеров в машиностроении: Учеб. пособие для машиностроит. спец. вузов – М.: Высш. шк., 2004 – 272 с. К.Ф. Антипов, Б.И. Горбунов, С.Н. Калашников и др./ Под ред. А.Г. Косіловой и Р.К. Мещерякова. Справочник технолога-машиностроителя. Т1/. Изд. 3-е М.: Машиностроение, 1972. 694 с. Кочергин А.И. Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов. Курсовое проектирование. Учеб. пособие для вузов — Мн,: Выш, шк., 1991. – 382 с. Кузнецов В.Т. Приводы станков с программным управлением. – М.: Машиностроение, 1983. – 217с. Шанайда В.В. Пакет MathCAD в інженерних розрахунках / В.В.Шанайда. Тернопіль: Видавництво ТДТУ, 2001. − 163 с. Гагалюк А.В. Дослідження навантажувальної здатності несучої системи токарного верстата аналітичним методом / Гагалюк А.В., Духнич Ю.П., Дерлиця К.А. // Актуальні задачі сучасних технологій: зб. тез доповідей міжнар. наук.-техн. конф. молодих учених та студентів, (Тернопіль, 27–28 листоп. 2019.) – Тернопіль: ТНТУ, 2019. C.59 – 60. Гагалюк А. В. Перспективність застосування SLM-деталей у верстатобудуванні / А. В. Гагалюк, І. Ю. Фесина, Т. Г. Зазуляк // Збірник тез доповідей ІX Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів „Актуальні задачі сучасних технологій“, 25-26 листопада 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — Том 1. — С. 49–50. — (Сучасні технології в будівництві, машино- та приладобудуванні). Конструкции и расчет направляющих металлорежущих станков: учеб. пособие / В. Г. Гусев [и др.] ; Владим. гос. ун-т. – Владимир: Изд-во Владим. гос. унта, 2011. – 96 с. Кривий П.Д. Трудомісткість конструювання та виготовлення металорізальних і деревообробних верстатів: Навчальний посібник/ 75 Кривий П.Д., Шарик М.В., Сотник І.П. – Тернопіль: ТДТУ, 2005. – 128 с. Никитина И.П. Моделирование несущей системы станка с использованием 3D-принтера Dimension Elite / Никитина И.П. Романенко К.С., Сердюк А.И., Поляков А.Н. – Оренбург: БИБКОМ, 2013. – 140 с. Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г. Інтегрований курс безпеки життєдіяльності (теоретичні основи): Навч. посіб. - Кам'янець-Подільський: Буйницький О .А. ,2009 . - 200 с . Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г. Безпека життєдіяльності та охорона праці (Практичний курс): Навчальний посібник . - Кам'янець-Подільський: "Думка", 2010 - 152 с Безпека життєдіяльності . Лабораторно-практичні заняття: Навч посібник для студентів вищих педагогічних навчальних закладів /За ред . С . П . Величка . - Кіровоград: КДПУ ім . В Винниченка, 2004 - 140 с. Толок А.О. Крюковська О.А. Безпека життєдіяльності: Навч. посібник. –2011. – 215 с. Голубець M А., Кучерявий В.П., Генсірук CA. таін. Конспект лекцій з курсу «Екологія та охорона природи» (теоретичні основи загальної екології, охорони природи, комплекс природоохоронних заходів). — К.: УМКВО, 1990. — 216 с. Безпека життєдіяльності та основи охорони праці: Навчально-методичний комплекс для підготовки спеціалістів ступеня «бакалавр» ІІІ-ІVрівнів акредитації для всіх напрямків підготовки / М.М.Сакун, І.В.Москалюк, В.Ф.Нагорнюк; за редакцією Сакуна М.М. – Одеса: Видавництво, 2017. – 400 с. |
| Тип вмісту: | Master Thesis |
| Розташовується у зібраннях: | 133 — галузеве машинобудування |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Zazulyak_robota.pdf | магістерська робота | 5,12 MB | Adobe PDF | Переглянути/відкрити |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.
Інструменти адміністратора