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《薄壁件装夹方案优选的有限元模拟(1)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、2008年第03期·工艺与装备·文章编号:1001-2265(2008)03-0063-05薄壁件装夹方案优选的有限元模拟112陈华,陈蔚芳,郑会龙(1.南京航空航天大学机电学院,南京210016;2.中国航空工业第一集团公司北京精密机械研究所(303所),北京100076)摘要:针对薄壁零件刚性较低,加工工艺性差,容易产生装夹变形的问题,提出了采用有限元分析的方法来比较装夹方案的优劣。对于一个给定的零件,先给出几种合适的装夹方案,并计算出每种方案的夹紧力。然后,基于有限元软件,计算出工件在各种装夹方案下的变形量,以装夹后的形位误差最小为目标,选出最优的薄壁件装夹方案。文章给出了一个
2、薄壁镜座零件的实例,采用ABAQUS有限元软件,应用本文描述的方法,得出了一种较优的装夹方案,有效地论证了该方法的可行性。关键词:薄壁件;装夹方案;有限元中图分类号:TG65文献标识码:AFEMSimulationforOptimizationFixtureSchemeofThin2walledWorkpiece112ChenHua,ChenWei2fang,ZhengHui2long(1.CollegeofMechanicalandElectricalEng.,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,C
3、hina;2.BeijingPrecisionInstrumentsInstitute,ChinaAviationIndustryCorporationI,Beijing100076,China)Abstract:2222—Keywords:2从调整进给量、修正刀具路径、优选刀具、改进装夹方0引言案、改进毛坯的结构工艺性和采用高精度机床等方面薄壁零件刚度较低,加工工艺性差,在切削力、夹[2]入手,装夹方案是其中的重要一项。紧力、传动力、切削热等因素的影响下,易发生加工变夹具系统在整个加工或装配过程中确保工件准确[1]形。当零件的形状及尺寸精度要求较高时,往往在定位、保持工件的稳定,使
4、工件的变形和位移控制在一加工到规定尺寸之前零件就已经变形,或者加工精度[3]定的范围内。对于精度较高的零件,需要采用一些达不到要求。因此,控制加工变形是保证薄壁零件数精密的夹具,以消除机床的安装误差、夹具的夹持误差控加工质量的关键。对薄壁件变形控制的研究,一般收稿日期:2007-09-11;修回日期:2007-10-22作者简介:陈华(1984—),女,江苏镇江人,南京航空航天大学机电学院硕士研究生,研究方向为现代集成制造技术,(E-mail)chenhua_nuaa@126.com。·63·©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublis
5、hingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net·工艺与装备·组合机床与自动化加工技术[4]和制造误差,从而满足零件的加工要求。不合理的装夹方案会引起工件的变形(弹性或塑性)和位移,严[5]重影响零件的加工精度。因此,通过优化装夹方案来减小装夹引起的弹性变形是提高加工精度和生产率的重要途径。在实际生产中,为工序或形状复杂的工件设计一种新的装夹方案,仍然需要建立夹具原型并进行测试,以保证新的夹具设计能够有效地满足加工图1工件与支撑的脱离要求。这就需要花费更高的成本和更长的时间,尤其(3)滑移约束:为了将工件准确定位,支撑件与工是当新的装夹方
6、案无效时,夹具设计必需反复的修改、件之间不能发生滑移,约束条件可以表示为μ
7、Fnk
8、≥22原型化和重新测试。运用有限元模拟的方法可以在Fτk+Fηk=Ffk。式中,μ是夹具元件与工件之间的摩电脑上建模、仿真和评价新的夹具设计,能够有效地擦系数,Fnk是夹具元件k与工件之间的法向力,即支反降低开发新夹具的成本,提高开发的效率。随着计算力Ri或夹紧力Pj,Fτk,Fηk是夹具元件k与工件之间的机技术的发展,有限元模拟的方法已经得到了广泛的两个切向力。使用。(4)夹紧约束:为了使工件固定,夹紧力的方向必本文提出了一种利用有限元法优选装夹方案的方须指向工件。夹紧力P与工件夹紧面的外法线矢量N
9、法。采用有限元软件分析装夹引起的变形,比较装夹的点乘必须小于零,即P·N<0。方案的优劣,选出最优的可行方案,指导夹具设计。装夹在一定程度上会引起工件的变形,从而影响工件的加工精度。控制工件的装夹变形对提高工件的1优选装夹方案的模型加工精度有重要作用。好的装夹方案应该尽量减小工在加工过程中,夹具的作用是正确确定工件与刀件的装夹变形。对于不同的工件,加工要求也不同,有具之间的相对位置,并将工件牢固地夹紧。因此,必须形位公差和精度要求的面是检验加工质量的关键面
