基于有限元分析的修整装置设计.pdf

《基于有限元分析的修整装置设计.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、精密制造与自动化2012年第2期基于有限元分析的修整装置设计林帷杰(上海机床厂有限公司上海200093)摘要恭f-CAE有限元分析方法对砂轮修整装黄进行自由模态和约束模态的分析，建立r考虑磨床修整装苜的有限元分析模型。对安装修整装置的砂轮罩两侧盖板进行了分析，计算了结构的固有频率和振型，得到了低阶吲有频率下的振型与激励力不关联，由此避免了设计结构在工作中出现共振，改进了薄弱环节，增强了磨床后置式修整器的刚度，有效地提高了工件的加工精度．关键词修整器有限元模态分析随着磨削技术的发展，磨床制造技术也在不断地提高。制造厂家力争达到所设计的磨床结构要合理

2、，产品的生产效率要高、加工零件精度要好、砂轮损耗要小、辅助时间花费要少的目标。但由于磨削加工过程的影响因素很多，例如：砂轮的径向磨损、砂轮表面上有效颗粒的密度、磨削力的分力等，而砂轮的修整直接或问接地影响到这些因素。一般来讲，普通砂轮损耗的90％是来自砂轮的修整，10％是由于磨削所造成的。鉴于修整对于磨削的重要性，在实际生产中除了对修整磨料匹配和修整参数的调整外，在磨床设计中对于修整器及其相关安装位簧的选择也是一个应该考虑的重点。随动曲轴磨床需要设计一套后置式砂轮修整装图1修整装置安装关系三维模型置。为满足轴砂轮架随动的要求，质量较大的砂轮防护罩

3、固定在大拖板上，不能跟随砂轮一起运动，砂过采用CAE有限元分析方法对修整器与砂轮罩组合轮在后退位置上进行修整。砂轮罩由圆周板及两侧安装的修整装置进行模态分析，确定其结构的固有频板组成，两侧板的一为固定板，另一侧为活动板。修率和振型，以避免其结构出现共振和有害振型。整器安装在砂轮防护罩的后斜面上，砂轮罩作为其安装支架，和砂轮架并不在同一个安装基础上。修整1修整装置的有限元模型建立装置的安装关系如图1所示。在磨床的机械设计中，可以用Solidworks软件在修整装置的设计中，考虑的是两者的静力学建立机床的三维模型，如要对修整器这一部分的结分析，对其相

4、对位移进行考察。在实际修整过程中，砂构做CAE分析，则先要简化与清理原有的三维模型，其轮和金刚石滚轮都作高速旋转，砂轮罩和砂轮的间中修整器和砂轮防护罩的几何结构，如图2所示。隙很小，高速转动的砂轮可以使问隙中的空气产生若不对模型进行简化处理，将会在很大程度上影Ⅱ向计较大噪音，砂轮罩自身结构一旦在砂轮主轴运动的算速度，甚至会引起计算不收敛等严重错误。因激励下产生共振，就会使砂轮和修整滚轮两者之间此，在进行网格划分之前，首先应对修整装置的产生除修整砂轮以外的相对运动，这将直接影响到CAD模型进行简化，包括清理掉边上的倒角、螺孔砂轮的磨削精度。因此，有

5、必要对砂轮罩的结构进以及砂轮修整器上的部分小零件，只留下对动态特行模态分析，了解其自由模态和约束模态下的固有性影响较大的一些参数和结构，这样既可以减小建频率和振型，为结构设计及优化提供指导意见。通模的工作量，又能够保证分析结果的准确性。简化处珲26林帷杰基于有限元分析的修整装置设计完成之后，在Solidworks软件中输出格式为IGES54000个结点、129821个三维有限单元。在完成所有的文件，并导入HyperMesh软件中进行有限元网格零件的有限元网格划分之后，即可获得空间位置正划分。在格式为IGES的文件输出前，应该确定正确、缺少接触定义

6、的测量装置的有限元模型。将确的装配关系，输出时装配关系不改变，在修整器和砂轮防护罩组件问的接触关系设置为绑HyperMesh软件中则会显示其相应的空间位置关系。定约束。2修整装置的模态分析模态分析是近年来被广泛应用于运动系统的结构动力学特性研究的重要方法。模态分析的基本思路是将耦合的运动方程组解耦合成为相互独立的方程，通过求解每个独立的方程，得到各个模态的特性参数，进而就可以用所求的模态参数来预测和分析该系统的运动特性等。模态是结构系统固有的整体振动特性的表征。每个模态具有特定的固有频率和模态振型，是构成各图2修整装置三维模型种工程结构复杂振动的

7、最基本的振动形式。各阶模态所具有的权重因子大小与该模态频率的倒数成反利用HyperMesh作为有限元前处理工具，对修比，即频率越低，权重越大。这意味着低阶模态特整装置三维CAD模型进行网格划分和边界条件设性基本决定了产品的动态l生能，这主要是因为：低阶频置，采用整体线性实体单元进行有限元建模，这样率段较容易与外界条件耦合，结构的低阶振型造成不仅可以提高计算精度而且大大简化了建模过程。事的影响较高阶振型严重。实上，根据有限元理论可知，用三维实体单元来描模态分析的最终目的是识别出系统的模态参述修整装置的三维结构，更能反映机械结构的实际数，为结构系统的

8、振动特性分析、振动故障诊断和状况。在有限元分析方法中，三维实体单元包括了预报以及结构动力学特性的优化设计提供依据。六面体、五面体和四面体