基于ANSYS折彎?rùn)C(jī)機(jī)架的有限元分析.pdf

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1、文章編號(hào)：1672—0121(2014)0l一0026—03基于ANSYS折彎?rùn)C(jī)機(jī)架的有限元分析顧忠新，胡智明(濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司，山東濟(jì)南250022)摘要：機(jī)架是折彎?rùn)C(jī)所有零件的裝配基體，是折彎?rùn)C(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其強(qiáng)度不但影響折彎?rùn)C(jī)的壽命，而且對(duì)工件的加工精度也產(chǎn)生巨大的影響。本文采用大型有限元分析軟件ANSYS對(duì)機(jī)架進(jìn)行了靜、動(dòng)態(tài)分析，并將分析結(jié)果與工程實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，為以后折彎?rùn)C(jī)機(jī)架的設(shè)計(jì)優(yōu)化打下了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)；折彎?rùn)C(jī)；機(jī)架；靜力學(xué)分析；模態(tài)分析；ANSYS中圖分類號(hào)：TG333

2、．2+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0前言焊接結(jié)構(gòu)，且本文重點(diǎn)不是分析焊縫處的應(yīng)力，因此折彎?rùn)C(jī)是一種非常重要的鈑金加工設(shè)備，廣泛可將機(jī)架視為理想焊接，即將機(jī)架的三維模型按單應(yīng)用于飛機(jī)、船舶、汽車制造、開(kāi)關(guān)、電子設(shè)備加工等一零件建模。處理后不但方便三維建模，而且不用對(duì)行業(yè)。通過(guò)采用不同的模具就能把金屬板料折彎成每個(gè)零件都進(jìn)行網(wǎng)格劃分，減少了前處理階段的工各種不同形狀的T件。機(jī)架是折彎?rùn)C(jī)設(shè)計(jì)中一個(gè)非作量。②對(duì)某些構(gòu)件可以進(jìn)行簡(jiǎn)化或等效合并，并保常重要的零件，它不但是所有零件的裝配基體，而且持其結(jié)構(gòu)特性。③忽略螺紋和圓角。承載著剪板機(jī)工作中

3、的所有載荷，因此，機(jī)架強(qiáng)度不采用維設(shè)計(jì)軟件SolidWorks對(duì)機(jī)架進(jìn)行建模但影響著折彎?rùn)C(jī)的壽命，而且對(duì)工件的加1二精度也并保存為xt格式，然后通過(guò)SolidWorks與ANSYS產(chǎn)生巨大影響l1I。軟件的接口將機(jī)架的三維模型導(dǎo)入ANSYS中。導(dǎo)人隨著科技的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的工程技術(shù)人后的模型如圖l所示。再將線框模型轉(zhuǎn)化為實(shí)體模員采用CAD／CAE技術(shù)I。采用CAE技術(shù)不但能夠提型，如圖2所示。高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量、減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤、加快研發(fā)周期，還可以對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析與優(yōu)化，減少產(chǎn)品重量、節(jié)省原材料、提高設(shè)計(jì)可靠性。本文以WD

4、B225—4000液壓數(shù)控折彎?rùn)C(jī)機(jī)架為研究對(duì)象，利用大型CAD設(shè)計(jì)軟件SolidWorks和有限元分析軟件ANSYS對(duì)折彎?rùn)C(jī)機(jī)架進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析，得出其最大應(yīng)力值、最大位移值以及前十階的固有頻率，為以后機(jī)架的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依圖1機(jī)架線框模型據(jù)。1靜力學(xué)分析1．1幾何模型建立由于折彎?rùn)C(jī)機(jī)架模型非常復(fù)雜，為縮小計(jì)算規(guī)證計(jì)算精度，需要對(duì)機(jī)架模型進(jìn)行簡(jiǎn)化。這樣分后不但單元數(shù)量相對(duì)減少，而且采用單元也相對(duì)簡(jiǎn)單?；诖耍瑢C(jī)架模型導(dǎo)入AN一，需對(duì)機(jī)架進(jìn)行如下簡(jiǎn)化處理：①由于機(jī)架是2機(jī)架實(shí)體模型1．2材料的力學(xué)特性20l3—07

5、—15本文中機(jī)架是采用材質(zhì)為Q235A的普通鋼板顧忠新(1985一)，男，助理工程師，從事剪折產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)焊接而成。其材料參數(shù)如表1所示。易消除。所以_}二述油缸座板處的應(yīng)力值是無(wú)效數(shù)據(jù)，象，因此，在實(shí)際工作中應(yīng)盡可能避免這段頻率。通不可作為設(shè)計(jì)依據(jù)。過(guò)與實(shí)際工作狀況的比較，ANSYS的分析得出的固由上面分析可知此機(jī)架還有很大的優(yōu)化空間，有頻率是可信的。在將來(lái)的研究分析中，可以在不影響機(jī)架整體剛度的情況下，減少機(jī)架重量，提高機(jī)架性價(jià)比。3結(jié)束語(yǔ)(1)通過(guò)對(duì)WDB225—4000折彎?rùn)C(jī)機(jī)架進(jìn)行靜、2模態(tài)分析動(dòng)態(tài)分析，得出了

6、機(jī)架的最大應(yīng)力值、最大位移值以模態(tài)分析可得出設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的固有頻率和振型11，及前十階固有頻率，反映了原設(shè)計(jì)的不足，為以后機(jī)它們是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)，決定著設(shè)計(jì)成果的架的設(shè)計(jì)優(yōu)化指明了方向。優(yōu)劣。同時(shí)模態(tài)分析也是其他動(dòng)力學(xué)分析問(wèn)題的起(2)ANsYS分析得出的結(jié)果與機(jī)架實(shí)際工作過(guò)點(diǎn)，是做譜分析或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析前必須做的準(zhǔn)備。程中出現(xiàn)的問(wèn)題基本吻合，可見(jiàn)，采用這種方法對(duì)機(jī)對(duì)于工程實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，高階模態(tài)影響非常小，架進(jìn)行模擬分析是合理的。一般不需要求出系統(tǒng)的所有的固有頻率和振型，而(3)本文對(duì)機(jī)架進(jìn)行的模態(tài)分析，為將來(lái)做響應(yīng)只

7、需求出前幾階低階模態(tài)即可[61，結(jié)合本課題的實(shí)際分析、譜分析以及瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析提供了重要的模情況，本文只對(duì)前10階模態(tài)進(jìn)行分析。分析后的結(jié)態(tài)參數(shù)，并為進(jìn)一步建立機(jī)架結(jié)構(gòu)振動(dòng)方程，深入研果如表3所示。究折彎?rùn)C(jī)振動(dòng)問(wèn)題和折彎?rùn)C(jī)噪聲問(wèn)題等奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。表3機(jī)架固有頻率和振型描述【參考文獻(xiàn)】階數(shù)頻率／Hz振型捕述[1]倪小宇，易紅，湯文成，等．機(jī)床床身結(jié)構(gòu)有限元分析與優(yōu)化rJJ．115．858左右側(cè)板彎曲制造技術(shù)與機(jī)床，2005，(2)：46—4g．228．129油箱彎曲【2]牛勇，張營(yíng)杰，房志遠(yuǎn)，等．25MN快鍛油壓機(jī)關(guān)鍵

8、部件有限元分析鍛壓裝備與制造技術(shù)，2013，48(1)．334．753油箱彎曲『31李衛(wèi)民，楊紅義，王宏祥．ANSYST程結(jié)構(gòu)實(shí)用案例分析．北京：435．064油箱彎曲化學(xué)丁業(yè)出版社，2007．536．833油箱彎曲[4】王口，魏志周，郭艷君，等．基于ABAQUS的數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床送進(jìn)644．436油箱扭擺橫梁模態(tài)分析l