基于ANSYS的高速冲床整机热分析.pdf

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1、机械设计与制造第11期200MachineryDesign&Manufacture2011年11月文章编号：1001—3997(2011)11-0200—02基于ANSYS的高速冲床整机热分析术冯丙波王栓虎丁旺孙宇(南京NT大学机械工程学院，南京210094)Thermalfiniteelementanalysisforhigh—speedpunchbasedonANSYSFENGBing—bo，WANGShuan-hu，DINGWang，SUNYu(SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofSciencea

2、ndTechnology，Nanjing210094，China)【摘要】基于高速精密数控冲床热特性设计要求，使用Solidworks软件对整机模型建模，对某型高速精密数控冲床进行了热源分析与计算以及边界条件分析，利用ANSYS有限元软件分别分析了曲轴系统、导轨系统对整机温度场的影响，分别研究了两种情况下对整机的变形量；进一步分析了热变形对加工精度的影响，得出导轨系统对热变形的影响较大；最后综合各种因素对整机热变形进行分析，建立了整个冲床的温度场和应力场，为冲床的结构优化设计和热平衡设计提供理论依据。关键词：高速冲床；热分析；热变形；温度场；有限元【Abstrac

3、t】／nordertomeetthedemandofthermaldesignofhi-speedpunch，modelingforthehofemachieido凡ei凡Solidworksandthermalresourceanalysisandcomputationaswellasboundaryconditionanalysisforhigh-speedpunchwithnumericalcontrol(NC)precisionarecarriedoutindetailusingfiniteelementmethod(FEM)；entheimpactofc

4、rankshaftsystemandtheguidesystemOnthetempera—turefieldarestudiedbyusingANSYS；Andthethermaldeformationsofthehigh-speedpuncharestudiedrespectivelyfortwocases．Furthermore，theimpactofthermaldeformationuponthemachiningaccuracyisanalyzedandtheguidingrailsystemisknowntobemoreinimpactingtheth

5、ermaldrmation．Finally，comprehensivefactorsforimpactingthermaldeformationofthewholeunitareanalyzedandatemperaturefieldandstressfieldarebuilt，whichprovidestheoreticalb(13iSforthestructuredesignandthethermalhal—ancedesignofthepunch．Keywords：High-speedpunch；Thermalanalysis；Finiteelementme

6、thod；Thermaldeformation；{，Temperatureeliedj⋯-、l～⋯⋯i⋯L～⋯～⋯i＼～⋯～⋯⋯⋯舢川川⋯～●●j{t、中图分类号：TH16，TG302文献标识码：A尽不相同。导轨与连杆，连杆与曲轴等存在相对运动之间的摩擦1引言生热也是冲床的热源之一，其热源强度与相对速度、受力情况、摩高速冲床在运行工作过程中会产生大量的热量，而这些热擦系数等因素相关。量传递给冲床的各零部件将在整个机床系统形成一个复杂多变2．1轴承的发热计算的温度场。由于冲床材料本身的材料属性、结构设计因素以及环高速冲床的轴承发热主要集中在曲轴系统的滚动轴承和滑境因

7、素，这个温度场将会引起冲床系统的不均匀热变形，热变形动轴承上，根据文献口和『51{衮动轴承和滑动轴承的产生的热量计算会大大降低高速精密数控冲床的加工精度。实践表明，热变形对高速冲床的加工零件误差占到(60～80)％r”。因此，研究高速冲床公式为：=—n(M)(1)JU的热分析对于提高冲床的加工精度具有重要的意义，同时能够为(2)冲床的优化设计和热平衡设计提供理论依据。式中：．一反映弹性滞后和局部差动滑动的负载项；M厂反映润滑剂的流体动力速度项；r厂一曲轴转速i产一滑动轴承摩擦系2高速冲床的热源分析数；P一轴承所受载荷；一曲轴的圆周速度。高速冲床的热变形主要是由热源

8、引起的，冲