【正文】 學(xué) 號 摘 要 Ⅰ 摘 要 數(shù)控立車夾具的精度穩(wěn)定性較差、毛坯澆口與夾具干涉、保養(yǎng)周期短、備件損耗大、夾具備件更換確認精度時間長、夾具檢修用時長、檢修周期過短、機床異常撞車難恢復(fù)等。隨著計算機的普及和有限元技術(shù)的快速發(fā)展，可以使用類似 ANSYS、 ABAQUS等有限元仿真軟件驗證所設(shè)計的結(jié)構(gòu)是否可行，找到 所研究 結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力 處、 位移等最薄弱的地方 ，并對 結(jié)構(gòu) 進行優(yōu)化等 [1]。 ANSYS軟件主要分成三個模塊： (1) 前處理模塊，主要通過網(wǎng)格劃分實現(xiàn)構(gòu)造有限元模型。模型網(wǎng)格的數(shù)目設(shè)置的越多，則有限元分析的計算精度將更高。接觸的表面包含如下特征： (1) 兩 接觸 不會產(chǎn)生滲透； (2) 接 觸面 之間 可傳遞法向的壓縮力和切向的摩擦力； (3) 接觸面之間通常不傳遞法向拉伸力，即兩個接觸面可自由分離和相互移動。 (5) 最后還要在夾盤外殼的下表面進行全約束，防止夾具發(fā)生位 移。當零件受載而變形過大時，會影響夾具的定位精度或是對其它零件產(chǎn)生干涉，所以也是分析的一個評價指標。為了減小該處應(yīng)力集中，應(yīng)進行倒角處理。 模態(tài)分析可以幫助設(shè)計人員確定夾具的固有頻率和振型 [56]，還可以估算夾具的其它動力學(xué)參數(shù)，幫助分析人員確定合理的瞬態(tài)分析時間步長。 夾具進行了靜力學(xué)和模態(tài)分析。最大等效應(yīng)力的位置出現(xiàn)在螺旋軸上，說明此處是較為薄弱的部位，應(yīng)選用性能更好的材料并采用加厚軸套的方式給予更好支撐。 在對夾具進行模態(tài)分析時，首先導(dǎo)入繪圖軟件繪制好的三維圖形，然后在材料庫添加設(shè)定的材料，并進行模型的網(wǎng)格劃分與相應(yīng)載荷和約束的添加，再分析出模型的 10階變形，最后得到前 10階振型圖。該位置是通過螺紋副鏈接，且經(jīng)常受到?jīng)_擊載荷的作用，所以該位置也應(yīng)該得到保障。 第 2 章 夾具結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析 6 圖 23 夾具等效應(yīng)力云圖 圖 24為夾具整體的位移云圖，圖中數(shù)值單位均為 mm，從圖中可以看出壓爪和徑向夾緊機構(gòu)在集中力載荷和離心力的作用下，均發(fā)生了一定的形變。兩種準則分別以畸變能或剪應(yīng)力達到一定數(shù)值作為材料發(fā)生塑性變形的條件，其評價參數(shù)分別為等效應(yīng)力和應(yīng)力強度。夾 具體的接觸 部位 較多 ，所有 接觸 設(shè)置成綁定接觸 ，并采用增強的拉格朗日算法作為接觸算法進行仿真。為了建立能夠符合實際情況的有限元模型，所以要綜合考慮網(wǎng)格的數(shù)量、質(zhì)量、疏密、分界面和分界點、布局、單元階次、位移協(xié)調(diào)性、節(jié)點和單元編號等因素。 (3) 后處理模塊，是將計算結(jié)果 以圖表、曲線等形式顯示或輸出。 第 2 章 夾具結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析 2 第 2 章 夾具 結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析 引言 靜力學(xué)分析是指用來計算不隨時間變化的載荷或者隨時間變化很緩慢近似可以認為不變化的載荷作用在結(jié)構(gòu)上的位移、應(yīng)力和應(yīng)變 [3]。 其次，針對原夾具徑向定位設(shè)計上的問題，本文從夾具機械優(yōu)化設(shè)計方面對原夾具的徑向定位方式進行優(yōu)化設(shè)計。 static analysis。 ANSYS Workbench就是在這種環(huán)境下誕生的有限元仿 真軟件。由于本套夾具模型較為復(fù)雜，所以將 SolidWorks建立的三維模型直接導(dǎo)入到Design Modeler中。這種表面的非線性和邊界不定性使接觸問題的求解成為一個反復(fù)迭代過程。 (2) 壓爪下方的三個端面塊在受到輪轂的作用力的同時，還承受輪轂的重量，所以對三個端面塊施加集中力載荷，用 字母 A、 B、 C表示，大小為 816N。等效應(yīng)力和主應(yīng)力的關(guān)系可以表示為： (21) 式中 —— 第一主應(yīng)力； —— 第二主應(yīng)力； —— 第三主應(yīng)力。 圖 26為螺旋軸位移云圖，圖中數(shù)值單位均為 mm，最大的位移量為 ，出現(xiàn)在螺旋軸的最頂端。 第 2 章 夾具結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)分析 8 圖 29 立車滑座拉板等效應(yīng)力云圖 第 3 章 夾具結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析 9 第 3 章 夾具結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析 引言 模 態(tài)分析技術(shù)廣泛應(yīng)用在設(shè)備的開發(fā)和動態(tài)特性等方面。 夾具仿真結(jié)果的分析 由 ANSYS Workbench 分析計算可知，夾具在非工作狀態(tài)下前 10階固有頻率和振型結(jié)果，如表 3