汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸（a）加工工藝工裝設(shè)計(jì)

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1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸（A05）加工工藝工裝設(shè)計(jì)1、相關(guān)定義1.1、定義長(zhǎng)軸與滾輪之間的接觸及約束ANSYS/LS-DYNA所提供的不同接觸算法和接觸類型對(duì)正確選擇給定模型的接觸面是非常重要的。由于許多不同的接觸類型可以使用,因此確定哪一種接觸類型能最準(zhǔn)確的描述所建模型常常是非常困難的。接觸算法是程序處理接觸面的方法,有三種不同的算法:(1)單面接觸;(2)點(diǎn)對(duì)面的接觸;(3)面對(duì)面的接觸。1、單面接觸算法當(dāng)一個(gè)體的外表面接觸其自身或其他體的外表面時(shí),可用單面接觸算法建立接觸。單面接觸是最常見的接觸類型,這是由于ANSYS/LS-DYNA程序自動(dòng)搜索模型的

2、外部表面以確定是否發(fā)生穿透。單面接觸算法包括以下接觸44模型:單面(SS),自動(dòng)單面(ASSC),自動(dòng)一般(AG),侵蝕單面(ESS),單邊(SE),和二維自動(dòng)單面(ASS2D)。2、點(diǎn)對(duì)面的接觸算法當(dāng)接觸節(jié)點(diǎn)穿透目標(biāo)表面時(shí),采用點(diǎn)對(duì)面接觸算法建立接觸。因其不對(duì)稱性,此法是最快捷的算法,此算法只處理沖擊目標(biāo)表面的接觸節(jié)點(diǎn)。對(duì)于點(diǎn)對(duì)面接觸算法,必須定義接觸和目標(biāo)表面的節(jié)點(diǎn)的組元或part(part集)號(hào),這類似于ANSYS隱式方法。點(diǎn)對(duì)面接觸算法對(duì)于接觸區(qū)域相對(duì)較小而且接觸區(qū)域已提前預(yù)知的情況非常有效。并對(duì)節(jié)點(diǎn)與剛體的接觸也非常有效。3、面對(duì)面的接觸

3、算法當(dāng)一個(gè)體的表面穿透另一個(gè)體的表面時(shí),采用面對(duì)面接觸算法建立接觸。面對(duì)面接觸是完全對(duì)稱的,因此接觸面與目標(biāo)面的選擇是任意的。對(duì)面對(duì)面接觸,需要定義接觸面&目標(biāo)面節(jié)點(diǎn)組元或part(或part集)號(hào)。節(jié)點(diǎn)可以屬于多個(gè)接觸表面。面對(duì)面接觸是一種普遍的算法,常應(yīng)用到具有大的接觸區(qū)域且接觸表面已知的情況。面對(duì)面接觸算法包括以下接觸模型:STS,OSTS,ASTS,ROTR,TDSS,TSES,TSTS,ESTS,FSTS,FOSS。在論文中接觸類型選用SurfacetoSurf和(ASTS)即自動(dòng)面對(duì)面接觸,二者之間的靜摩擦系數(shù)為0.3,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.

4、2;對(duì)被加工長(zhǎng)軸在總體柱坐標(biāo)下(GlobalCylindrical)約束其UX、UY方向自由度,使其只能繞Z軸旋轉(zhuǎn)。對(duì)于滾輪在總體笛卡爾坐標(biāo)系下(GlobalCartesian)下約束其沿Y軸方向位移以及繞X軸、Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。1.2、加工裝置的坐標(biāo)系定義1)機(jī)床坐標(biāo)系OBXBYBZB或{B},又稱基坐標(biāo)系,如圖2-5所示,是為了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)化數(shù)控程序編制的方法及保證數(shù)據(jù)的互換性,而以機(jī)床零點(diǎn)為坐標(biāo)系原點(diǎn)所建立的笛卡爾直角坐標(biāo)系?，F(xiàn)設(shè)定該混聯(lián)機(jī)床的基坐標(biāo)系固定在機(jī)床底部支架上,坐標(biāo)原點(diǎn)位于串聯(lián)部分Z軸延長(zhǎng)線上,且XB,YB,ZB軸與串聯(lián)部分運(yùn)

5、動(dòng)軸方位一致。2)工件坐標(biāo)系OWXWYWZW或{W},又稱編程坐標(biāo)系或加工坐標(biāo)系,如圖2-5所示,是編程人員在工件上選擇的程序或刀具參考點(diǎn),并以該點(diǎn)為原點(diǎn)所建立的坐標(biāo)系。對(duì)于編程者來說,編程時(shí)只需參照?qǐng)D紙上的工件坐標(biāo)系進(jìn)行編程,而不必考慮工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的具體位置,因此數(shù)控編程過程所產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)是基于工件坐標(biāo)系的,加工之前必須先將該刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到機(jī)床坐標(biāo)系下。通常工件坐標(biāo)系由使用人員根據(jù)設(shè)計(jì)和編程的需要來確定,生成刀位文件之后,工件坐標(biāo)系相對(duì)工件的位姿就不能更改,如需更改工件坐標(biāo)系的位姿必須重新對(duì)工件進(jìn)行編程。3)動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系OMXMYMZM或

6、{M},又稱動(dòng)系,如圖2-6所示,是固定在并聯(lián)部分動(dòng)平臺(tái)中心的坐標(biāo)系。動(dòng)系的實(shí)際原點(diǎn)是三個(gè)等效球鉸中心所組成的圓的圓心,ZM軸為球鉸中心所在平面的法線,XM軸指向球副S1,YM軸按右手坐標(biāo)系規(guī)則確定。-13-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文L1XSZOSOSYSLM2PdHLXW3YWdZWOWXXYddZXBYZYBZBOB圖2-56軸臥式混聯(lián)加工裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖4)刀具坐標(biāo)系OTXTYTZT或{T},如圖2-6所示,是動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系OMXMYMZM的原點(diǎn)沿刀具軸線平移到刀頭點(diǎn),并繞原點(diǎn)做適當(dāng)旋轉(zhuǎn),使ZT軸與刀具軸線重合,所形成的坐標(biāo)系。一般情況下,刀具

7、是垂直安裝在動(dòng)平臺(tái)上的,動(dòng)平臺(tái)坐標(biāo)系與刀具坐標(biāo)系不存在旋轉(zhuǎn)變換,即無需繞坐標(biāo)系原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。ZPSR11P2YrSXSRS2OSL1P3L2RdCZXS13YMMML3S2rMOMZTS3YTXLtPOTT圖2-63-RPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖5)定平臺(tái)坐標(biāo)系OSXSYSZS或{S},又稱定系,如圖2-6所示,是固定在并聯(lián)部分定平臺(tái)中心的坐標(biāo)系。定系的實(shí)際原點(diǎn)是三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副中心所組成的圓的圓心。ZS軸為轉(zhuǎn)動(dòng)副中心所在平面的法線。XS軸指向轉(zhuǎn)動(dòng)副R1,YS軸-14-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文按右手坐標(biāo)原則確定。通常設(shè)置定系的方位與機(jī)床坐標(biāo)系{B}的方位一致,以

8、便于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。1.3、材料屬性的定義方坯結(jié)晶器加工裝置各部件的材料屬性根據(jù)材料力學(xué)里提供的彈性模量、泊松比以及密度