基于ANSYS的液压钳制器工况数值模拟.pdf

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1、研究与开发DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．t2．044基于ANSYS的液压钳制器工况数值模拟毛璐瑶，曾令富，梁澜之，曾筱瑚，陈启愉(广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)机电工程研究所，广东广州510651)摘要：利用仿真分析软件Hypermesh和ANSYS对某新型常闭液压钳制器进行有限元仿真，分析其受力情况。通过仿真分析，发现支点长柱长度太短，长柱两端应力集中非常严重，延长支点长柱的长度能够有效改善应力集中的情况。同时通过仿真获得了常闭液压钳制器预紧力与钳制力的关系曲线，及预紧力为35416N时液压与钳制力的关系曲线，获得满足要求

2、的钳制器维持开闭状态所需螺栓预紧力和液压的大小，为钳制器的研制提供依据。关键词：钳制器；螺栓；预紧力；液压；仿真中图分类号：TP391．7文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)12—0172—04TheNumericalSimulationofHydraulicClampingDeviceBasedonANSYSMAOLu-yao，ZENGLing-fu，LIANGLan-zhi，ZENGXiao—hu，CHENQi-yu(GuangdongGeneralInstituteofIndustrialTechnology(GuangzhouResearchIns

3、tituteofNon—Fe~ousMeta1)，Guangzhou5l065l，China)Abstract：Finiteelementsimulationisbeenusedonstressansysisofanewclosedhydraulicclampingdevice．Itisshownthatthelongsupposingcolumnistooshortthatthestressconcentrationhasoccurredinbothendsofthecolumn．Toimprovethisperformancethelengtheningofthecol

4、umnhasbeenapplied．Therelationcurveofpre—tighteningforceagainstclampingforceandthecurveofhydraulieagainstclampingforceat35416Npre—tighteningforcecanbeobtainthroughsimulation．Thereforetherequiredpre—tighteningforceandthehydraulicforkeepingthedeviceclosedcanbederived．Keywords：clamping—device；

5、bolt；pre-tightening；hydraulicpressure；simulation0引言实现钳制器的开和关，其原理如图1所示。在机床运行过程中可能会遇到突然断电的情某款常闭液压钳制器结构如图1所示，在断况，此时机床的限位器无法工作，为防止机床运电或者关闭机器时，液压缸断电失压，钳制器在动台高速撞向机床床身，需要利用钳制器对其进螺栓预紧力的作用下夹紧导轨，实现关闭状态。行紧急制动。液压常闭型钳制器常被用于机床制当机器正常工作时，液压缸产生的油压推动活塞动领域。目前，国产液压钳制器较少，主要是德2，带动翘板3以支点长柱7为支点，通过杠杆原国与日本的产品。笔者单位与

6、企业联合研发液压理撑开钳制臂4，从而使钳制器松开导轨。常闭型钳制器，通过螺栓预紧力及液压压力来实2液压钳制器的理论计算现钳制器的开闭状态。本文利用有限元软件AN—在进行理论计算时，将钳制臂视为刚体。钳SYS对某款液压钳制器进行仿真，获得该液压钳制器与导轨的摩擦力需要达到9000N才能达到钳制器所需的螺栓预紧力和液压的大小，并校核钳制器的制动要求，根据查表可知，导轨与钳制器制器的强度，为钳制器的研制提供依据。刹车片的摩擦系数为0．1。因此，为保证足够的制1液压钳制器的工作原理动力，需要提供90kN的钳制力。钳制器杠杆的液压常闭钳制器利用螺栓预紧力和液压压力尺寸如图2所示。广东

7、省科技计划项目(编号：2012B091000078)收稿日期。圈江I毛璐瑶等：基于ANSYS的液压钳制器工况数值模拟研究与开(2)螺栓预紧力与钳制力的关系增大钳制器的钳制力逐渐减小。由图7曲线的斜螺栓预紧力与钳制力的关系如图6所示。率可以看出，当液压在l1MPa至12MPa之间时，钳制力就已经降为0。当液压为大于12MPa时，钳制力为0，钳制器松开。因此，在预紧力为35416N时，钳制器的液压为12MPa可以满足松开要求。5结束语一款高精度液压常闭钳制器对零部件的加工装配精度及强度要求很高。本文通过数值模拟方式发现