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1、汽车发动机曲轴（A05）加工工艺工装设计1、相关定义1.1、定义长轴与滚轮之间的接触及约束ANSYS/LS-DYNA所提供的不同接触算法和接触类型对正确选择给定模型的接触面是非常重要的。由于许多不同的接触类型可以使用,因此确定哪一种接触类型能最准确的描述所建模型常常是非常困难的。接触算法是程序处理接触面的方法,有三种不同的算法:(1)单面接触;(2)点对面的接触;(3)面对面的接触。1、单面接触算法当一个体的外表面接触其自身或其他体的外表面时,可用单面接触算法建立接触。单面接触是最常见的接触类型,这是由于ANSYS/LS-DYNA程序自动搜索模型的
2、外部表面以确定是否发生穿透。单面接触算法包括以下接触44模型:单面(SS),自动单面(ASSC),自动一般(AG),侵蚀单面(ESS),单边(SE),和二维自动单面(ASS2D)。2、点对面的接触算法当接触节点穿透目标表面时,采用点对面接触算法建立接触。因其不对称性,此法是最快捷的算法,此算法只处理冲击目标表面的接触节点。对于点对面接触算法,必须定义接触和目标表面的节点的组元或part(part集)号,这类似于ANSYS隐式方法。点对面接触算法对于接触区域相对较小而且接触区域已提前预知的情况非常有效。并对节点与刚体的接触也非常有效。3、面对面的接触
3、算法当一个体的表面穿透另一个体的表面时,采用面对面接触算法建立接触。面对面接触是完全对称的,因此接触面与目标面的选择是任意的。对面对面接触,需要定义接触面&目标面节点组元或part(或part集)号。节点可以属于多个接触表面。面对面接触是一种普遍的算法,常应用到具有大的接触区域且接触表面已知的情况。面对面接触算法包括以下接触模型:STS,OSTS,ASTS,ROTR,TDSS,TSES,TSTS,ESTS,FSTS,FOSS。在论文中接触类型选用SurfacetoSurf和(ASTS)即自动面对面接触,二者之间的静摩擦系数为0.3,动摩擦系数为0.
4、2;对被加工长轴在总体柱坐标下(GlobalCylindrical)约束其UX、UY方向自由度,使其只能绕Z轴旋转。对于滚轮在总体笛卡尔坐标系下(GlobalCartesian)下约束其沿Y轴方向位移以及绕X轴、Y轴方向的转动。1.2、加工装置的坐标系定义1)机床坐标系OBXBYBZB或{B},又称基坐标系,如图2-5所示,是为了描述机床的运动,简化数控程序编制的方法及保证数据的互换性,而以机床零点为坐标系原点所建立的笛卡尔直角坐标系。现设定该混联机床的基坐标系固定在机床底部支架上,坐标原点位于串联部分Z轴延长线上,且XB,YB,ZB轴与串联部分运
5、动轴方位一致。2)工件坐标系OWXWYWZW或{W},又称编程坐标系或加工坐标系,如图2-5所示,是编程人员在工件上选择的程序或刀具参考点,并以该点为原点所建立的坐标系。对于编程者来说,编程时只需参照图纸上的工件坐标系进行编程,而不必考虑工件在机床坐标系中的具体位置,因此数控编程过程所产生的刀位数据是基于工件坐标系的,加工之前必须先将该刀位数据转换到机床坐标系下。通常工件坐标系由使用人员根据设计和编程的需要来确定,生成刀位文件之后,工件坐标系相对工件的位姿就不能更改,如需更改工件坐标系的位姿必须重新对工件进行编程。3)动平台坐标系OMXMYMZM或
6、{M},又称动系,如图2-6所示,是固定在并联部分动平台中心的坐标系。动系的实际原点是三个等效球铰中心所组成的圆的圆心,ZM轴为球铰中心所在平面的法线,XM轴指向球副S1,YM轴按右手坐标系规则确定。-13-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文L1XSZOSOSYSLM2PdHLXW3YWdZWOWXXYddZXBYZYBZBOB图2-56轴卧式混联加工装置结构简图4)刀具坐标系OTXTYTZT或{T},如图2-6所示,是动平台坐标系OMXMYMZM的原点沿刀具轴线平移到刀头点,并绕原点做适当旋转,使ZT轴与刀具轴线重合,所形成的坐标系。一般情况下,刀具
7、是垂直安装在动平台上的,动平台坐标系与刀具坐标系不存在旋转变换,即无需绕坐标系原点旋转。ZPSR11P2YrSXSRS2OSL1P3L2RdCZXS13YMMML3S2rMOMZTS3YTXLtPOTT图2-63-RPS并联机构简图5)定平台坐标系OSXSYSZS或{S},又称定系,如图2-6所示,是固定在并联部分定平台中心的坐标系。定系的实际原点是三个转动副中心所组成的圆的圆心。ZS轴为转动副中心所在平面的法线。XS轴指向转动副R1,YS轴-14-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文按右手坐标原则确定。通常设置定系的方位与机床坐标系{B}的方位一致,以
8、便于机构的运动学分析。1.3、材料属性的定义方坯结晶器加工装置各部件的材料属性根据材料力学里提供的弹性模量、泊松比以及密度
