大型随动曲轴磨床砂轮法兰CAE优化设计.pdf

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1、精密制造与自动化2012年第1期3o设计与开发3o大型随动曲轴磨床砂轮法兰CAE优化设计姜佳琦李建国(1．上海机床厂有限公司上海200093；2．宝鸡隆科机床有限公司陕西721300)摘要结合大型随动曲轴磨床砂轮法兰设计，介绍了利用CAE进行分析和优化设计的方案。通过采用有限元分析仿真软件ABAQUS对砂轮法兰进行有限元仿真计算，分析了大型随动曲轴磨床砂轮法兰盘在不同设计厚度下的应力分布，从而优化了设计方案，得出最佳设计参数。实现了大型随动曲轴磨床砂轮法兰的轻化设计，满足了砂轮法兰的刚性要求。关键词有限元分析大型随动曲轴磨床砂轮法兰随着计算机分析软件在工业上越来越频繁的理的有

2、限元分析模型；二、有限元分析：对有限元成功运用，形成了越来越多的机械制造企业运用模型进行单元特性分析、有限元单元组装、有限CAE分析软件来研究自己制造设备的趋元系统求解和有限元结果生成；三、后处理：根据势。CAE(ComputerAidedEngineering)是用计算机工程或产品模型与设计要求，对有限元分析结果进辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳行用户所要求的加工、检查，并以图形方式提供定性、动力响应、热传导、三维多体接触和弹塑性给用户，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理I生。等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值的分析方法。CAE通常

3、指对机械1砂轮法兰装配体的有限元分析模型的有限元分析和机构的运动学及动力学分析。有结合CAE的运用特点，以上海机床厂有限公司限元分析可完成力学分析(线性、非线性、静态、动的大型数控切点跟踪曲轴磨床(以下简称“曲轴磨态)、场分析(热场、电场、磁场等)、频率响应和结床”)砂轮架中的砂轮法兰为研究对象，运用CAE有构优化等。机构分析能完成机构内零部件的位移、速限元仿真的方法进行动静态性能分析以及结构优化。度、加速度、力的计算和机构的运动模拟及机构参数主要分析内容有：对砂轮法兰进行加速和稳速的优化。CAE的作用有：一、增加设计功能，借助工况下的静力学分析，取得砂轮法兰的变形云图和应计

4、算机分析计算，确保产品设计的合理性，降低设力分布图，验证砂轮法兰的强度以满足设计要求，并计成本；二、缩短设计和分析的循环周期；三、CAE据此确定了砂轮法兰的最终设计。分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了传软件方面，利用HypermeshV10．0作为有限元统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过前处理工具，对曲轴磨床砂轮架中的砂轮法兰三维程，虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的CAD模型进行网格划分与边界条件设置，采用大型可靠性；四、采用优化设计，找出产品设计最佳方商业有限元分析仿真软件ABAQUSV6．10进行有案，降低材料的消耗或成本；五、在产品制造或工限

5、元仿真计算。程施工前预先发现潜在的问题；六、模拟各种试验砂轮法兰是将砂轮固定到砂轮主轴上的重要部方案，减少试验时间和经费；七、进行机械事故分件。大型切点跟踪曲轴磨床所使用的砂轮直径达析，查找事故原因。应用CAE软件对工程或产品进1．6m，厚度0．18m，总重量达500kg，其在设计行性能分析和模拟时，一般要经历以下三个过转速500~700r／min范围内工作时将会产生很大离程：一、前处理：对工程或产品进行建模，建立合心力。为了改善砂轮主轴的受力状况，同时在不能减25姜佳琦等大型随动曲轴磨床砂轮法兰CAE优化设计根据零件设计时所确定的砂轮法兰材料为法对该部件设计的安全性、可靠性

6、有一定的指导意40Cr，其屈服极限约为750MPa，最终依据最大义，为实际生产中的应用提供了依据。位移值选定砂轮法兰的AB厚度为30rnrn时，砂轮法兰的强度满足要求，从而确定了设计方案。参考文献[1]管迪华．模态分析技术[M]．北京：清华大学出版5结语社，1996．本文以Hypermesh做分析的前期处理并且采[2]岳崇勤，郭嫒美．外圆磨床床身结构有限元分析[J]．精密用仿真软件ABAQUS进行大型曲轴的砂轮法兰盘制造与自动化，2OlO(3)：29—30．的有限元分析。分析了该模型在不同设计厚度下的[3]张立平，黄海涛，汪中厚．基于CAE的塔机油缸耳环强度应力分布，通过对比

7、优选砂轮法兰盘的厚度，上述方校核及优化[J]．精密制造与自动化，2011(1)：40—42．(上接第24页)尖的变形量为最小，具体数值是顶尖上部间隙量3)顶尖中心孔的接触长度的影响为2．09gm，下部过盈量为2．48pan。顶尖轴心孔与工件的接触长度决定了工作状态时工件重量在顶尖上的分布区域、顶尖受力部分面5结语积的单位载荷的大小，决定了工作状态时顶尖的强通过对重型轧辊磨床头架主轴顶尖组件的有限度及变形量。元分析，综合得出头架主轴顶尖组件的优化方案。在其它技术参数相同情况下，当顶尖与工件中在选择设计变量