汽車發(fā)動機曲軸（a05）加工工藝工裝設計

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1、汽車發(fā)動機曲軸（A05）加工工藝工裝設計1、相關定義1.1、定義長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)點對面的接觸;(3)面對面的接觸。1、單面接觸算法當一個體的外表面接觸其自身或其他體的外表面時,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程序自動搜索模型的外部表面以確定

2、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),自動單面(ASSC),自動一般(AG),侵蝕單面(ESS),單邊(SE),和二維自動單面(ASS2D)。2、點對面的接觸算法當接觸節(jié)點穿透目標表面時,采用點對面接觸算法建立接觸。因其不對稱性,此法是最快捷的算法,此算法只處理沖擊目標表面的接觸節(jié)點。對于點對面接觸算法,必須定義接觸和目標表面的節(jié)點的組元或part(part集)號,這類似于ANSYS隱式方法。點對面接觸算法對于接觸區(qū)域相對較小而且接觸區(qū)域已提前預知的情況非常有效。并對節(jié)點與剛體的接觸也非常有效。3、面對面的接觸算法當一個體的表面穿透另一個

3、體的表面時,采用面對面接觸算法建立接觸。面對面接觸是完全對稱的,因此接觸面與目標面的選擇是任意的。對面對面接觸,需要定義接觸面&目標面節(jié)點組元或part(或part集)號。節(jié)點可以屬于多個接觸表面。面對面接觸是一種普遍的算法,常應用到具有大的接觸區(qū)域且接觸表面已知的情況。面對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)即自動面對面接觸,二者之間的靜摩擦系數(shù)為0.3,動摩擦系數(shù)為0.2;對被加工長軸在總體柱坐標下(Globa

4、lCylindrical)約束其UX、UY方向自由度,使其只能繞Z軸旋轉。對于滾輪在總體笛卡爾坐標系下(GlobalCartesian)下約束其沿Y軸方向位移以及繞X軸、Y軸方向的轉動。1.2、加工裝置的坐標系定義1)機床坐標系OBXBYBZB或{B},又稱基坐標系,如圖2-5所示,是為了描述機床的運動,簡化數(shù)控程序編制的方法及保證數(shù)據的互換性,而以機床零點為坐標系原點所建立的笛卡爾直角坐標系?，F(xiàn)設定該混聯(lián)機床的基坐標系固定在機床底部支架上,坐標原點位于串聯(lián)部分Z軸延長線上,且XB,YB,ZB軸與串聯(lián)部分運動軸方位一致。2)工件坐標系OWXWYWZW或{W},又

5、稱編程坐標系或加工坐標系,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,并以該點為原點所建立的坐標系。對于編程者來說,編程時只需參照圖紙上的工件坐標系進行編程,而不必考慮工件在機床坐標系中的具體位置,因此數(shù)控編程過程所產生的刀位數(shù)據是基于工件坐標系的,加工之前必須先將該刀位數(shù)據轉換到機床坐標系下。通常工件坐標系由使用人員根據設計和編程的需要來確定,生成刀位文件之后,工件坐標系相對工件的位姿就不能更改,如需更改工件坐標系的位姿必須重新對工件進行編程。3)動平臺坐標系OMXMYMZM或{M},又稱動系,如圖2-6所示,是固定在并聯(lián)部分動平臺中心的坐標系。

6、動系的實際原點是三個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軸按右手坐標系規(guī)則確定。-13-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文L1XSZOSOSYSLM2PdHLXW3YWdZWOWXXYddZXBYZYBZBOB圖2-56軸臥式混聯(lián)加工裝置結構簡圖4)刀具坐標系OTXTYTZT或{T},如圖2-6所示,是動平臺坐標系OMXMYMZM的原點沿刀具軸線平移到刀頭點,并繞原點做適當旋轉,使ZT軸與刀具軸線重合,所形成的坐標系。一般情況下,刀具是垂直安裝在動平臺上的,動平臺坐標系與刀具坐標系不存在旋轉變換,即無需繞坐標系原點旋

7、轉。ZPSR11P2YrSXSRS2OSL1P3L2RdCZXS13YMMML3S2rMOMZTS3YTXLtPOTT圖2-63-RPS并聯(lián)機構簡圖5)定平臺坐標系OSXSYSZS或{S},又稱定系,如圖2-6所示,是固定在并聯(lián)部分定平臺中心的坐標系。定系的實際原點是三個轉動副中心所組成的圓的圓心。ZS軸為轉動副中心所在平面的法線。XS軸指向轉動副R1,YS軸-14-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文按右手坐標原則確定。通常設置定系的方位與機床坐標系{B}的方位一致,以便于機構的運動學分析。1.3、材料屬性的定義方坯結晶器加工裝置各部件的材料屬性根據材料力學里提供的

8、彈性模量、泊松比以及密度