基于有限元的制动蹄生产专机结构优化设计.pdf

《基于有限元的制动蹄生产专机结构优化设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2013年11月机床与液压NOV．2013第41卷第22期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．41No．22DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．22．013基于有限元的制动蹄生产专机结构优化设计陈完年，王天雷，王大承(1．广东科杰机械自动化有限公司，广东江门529030；2．五邑大学信息学院，广东江门529020)摘要：为提高制动蹄生产专机加工效率和加工精度，在SolidWorks中建立其3D模型，利用有限元分析软件进行分析，对改进前、后的两种结构进行静应力和模态分析对比，整机的静、动力学特性均有

2、不同程度的改善，为结构定型提供理论依据。关键词：有限元；制动蹄专机；静力学；动力学中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—3881(2013J22—035—4StructureOptimalDesignofSpecialMachineToolforBrakeShoeBasedonFEACHENWannian．WANGTianlei．WANGDacheng(1．GuangdongKejieMachineryAutomationCo．，Ltd．，JiangmenGuangdong529030，China；2．WuyiUniversi

3、ty，JiangmenGuangdong529020，China)Abstract：Inordertoimproveworkeficiencyandraiseworkingaccuracyofthespecialmachinetoolforbrakeshoe，the3DmodelofthespecialmachinewasestablishedbasedonSolidWorks，analysisforthemachinetoolwasmadebasedonFEA．Thecon—trastsforstaticstressandmodalanaly

4、sisaboutoriginalstructureandoptimizedstructureweredone．Thestaticdynamicperformancesoftheoptimizedmachinetoolareimprovedinvariousdegrees．Itprovidestheoreticalbasisforbrakeshoe．Keywords：FEA；Specialmachinetoolforbrakeshoe；Statics；Dynamics机床是机械制造工业中最基本的设备。随着国民高了机床加工精度。经济的发展，人们对机

5、床提出了越来越高的要求，其1制动蹄专机机构的确定和优化方法中最基本的问题就是要提高机床的工作性能，而机床制动蹄专机整机结构如图1所示，它由丝杠、导的工作性能与其动态性能紧密相关。随着现代设计方轨、夹具、工作台、刀库、气缸、立柱支台、立柱、法的广泛运用，对机床进行动态特性分析，用动态设床身等组成。计取代静态设计己成为现代机床设计发展的必然趋势。制动蹄专机是为提高制动片加工精度和效率而开发的一款龙门式双面铣床专用机床，用于生产制动蹄片。工作时刀头要承受2000N以上的力，制动片的加工质量很大程度上取决于整机刚性结构的静态和动态性能，因此在结构设计时

6、必须对主要部件进行强度、刚度、抗振性分析，以保证零件加工精度的要床身求，并提高整机的工作性能。柱某公司针对该专机要求加工尺寸精度和表面质量导较高、交付时间短的要求，利用有限元ALGOR对优化前、后整机结构进行动态和静态分析，得出静态位移、各阶固有频率和振型，为整机结构优化设计提供图I整机三维结构图详实可靠的理论依据，并根据分析结果对不同结构进行优化，大大缩短了开发周期、降低了开发成本，提优化方法是将导轨和导轨滑块向下沉60mm，使收稿日期：2012—10—08基金项目：广东省重点科技资助项目(201110)作者简介：陈完年(1959一)，男，高

7、级工程师，主要从事数控机床的研究与开发，有限元分析、运动仿真等现代设计技术的应用研究。E—mail：dcwang@wyu．edu．an。·36·机床与液压第41卷立柱下平面与立柱支撑台上表面距离减小到4mm，文中研究的制动蹄专机主要刚性件均是铸造件，这样既降低了整机的高度又加强了整机在l，方向的材质为延性铁，弹性模量为1．2×10N／ram，自松比刚度；再者加宽刀架支撑台的底部，用以提高刀架及为0．31，抗剪模量为7．7×10，密度为0．0071g／刀头在z轴方向上的稳定性。优化部位为导轨和立113133。通过SolidWorks将未优化与优化

8、后的整机结构柱支撑台接合处，如图2所示。分别导入ALGOR，在ALGOR中进行网格划分和求解。网格划分时根据圣维南原理，对部分局部特征如倒角、立柱小凸