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装配间隙对大型模锻压机结构刚度的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-18  来源:中国钣金网  浏览次数:216
核心提示:  试验研究装配间隙对大型模锻压机结构刚度的影响湛利华,王芳芳,黄明辉(中南大学高性能复杂制造国家重点。  本文采用大型商用有限元分析软件MSC.MARC进行数值模拟分析。根据问题的几何和受力特征,不

  试验研究装配间隙对大型模锻压机结构刚度的影响湛利华,王芳芳,黄明辉(中南大学高性能复杂制造国家重点。

  本文采用大型商用有限元分析软件MSC.MARC进行数值模拟分析。根据问题的几何和受力特征,不能把连接部件简化成局部结构进行加载计算,需要建立模锻压机的三维全接触整机有限元模型,才能准确有效地模拟分析C型板和夹紧梁之间的装配间隙对模锻压机结构刚度的影响。整个模型采用空间八节点六面体单元,在接触区域,为提高计算精度,采用局部网格细化的方式加密网格,数值模拟模型如所示。

  在以下的研究中,以模锻压机的整体模型为研究对象,其材料性能参数为:弹性模量E=206GPa,泊松比Y=0.3.根据模锻压机各个部件的实际接触情况,建立接触表,摩擦因数弘取0.1,摩擦类型采用stick-dip模型。

  边界条件的处理:在模锻压机底座的下表面采用固定约束;去掉所有的工作缸体,在相应的位置施加力约束条件;各个拉杆上分别施加预紧力。偏心载荷的施加是通过将工件偏置的方法来实现的,而不是采用力的形式。

  隙,本文模拟分析了大型模锻压机的两种载荷工况,种为载荷前偏工况,偏心距z=300mm(工件截面中心与模锻压机压力中心的距离);另一种为载荷后偏工况,偏心距z=-300mm.模锻压机的整体结构主要为机架和三梁(上梁、中梁、下梁),本文分别研究不同载荷工况条件下的三梁和机架的变形状况。

  2计算结果的分析与讨论在对零/部件结构进行刚度与强度有限元分析时,通常是基于零件加工、装配误差进行的。针对分析结果,在加工工艺上,采用些有效的措施,就能达到设计要求的精度。但在实际装配过程中,由于技术条件以及现场情况的限制,满足设计要求的零/部件有时在装配过程中安装困难,经过分析,对装配间隙值的要求控制在10mm以内。将C型板和夹紧梁之间的间隙分别设置为0.8、1.2、1.6、2、4、6、8和10mm,并按照这八种情况进行求解计算。

  经有限元分析计算,得到了在不同工况和装配间隙下,三梁和机架的变形情况,对比分析不同工况条件下的计算结果,发现了装配间隙对模锻压机结构刚度影响的规律。

  2.1前偏条件下不同间隙值对模锻压机刚度的影响前偏条件下三梁及机架的变形曲线如、所示。从中可以看到,前偏条件下,间隙变化对模锻压机三梁的变形影响不大;从中看到间隙影响模锻压机机架的X、Z方向的变形,Y方向的变形基本不变,在间隙值为0.8~2mm范围内,间隙对模锻压机机架X、Z方向的变形影响不大;间隙值超过2mm后,间隙值对模锻压机机架的变形影响增大,主要原因是由于模锻压机的机架在偏心载荷作用下变形,使得联接夹紧梁和侧机架的螺栓伸长,变形增大,刚度减弱。

  因此,考虑到制造安装误差的情况,建议间隙的取值应该控制在2mm以内。

  间隙值/mm前偏条件下机架的变形曲线2.2后偏条件下不同间隙值对模锻压机刚度的影响后偏条件下三梁及机架的变形曲线如、所示。从所示可以看到,后偏条件下,三梁的变形基本上没有随着间隙值的增加而变化。从中可知,模锻压机机架X、Z方向的变形受到间隙的影响,Y方向上的变形几乎不变;在间隙值为0.8 ~2mm范围内,机架的变形基本保持不变,在超过2mm后,X、Z方向的变形随着间隙值的增加而增加,与前偏条件下装配间隙与变形之间的关系趋势相似。

  后偏条件下三梁的变形曲线间隙值/mm后偏条件下机架的变形曲线3结语有限元数值模拟方法能够很好地对模锻压机的结构刚度进行有效模拟,发现了装配间隙对模锻压机性能的影响。

  数值模拟的结果表明:前偏条件下,C型板和夹紧梁之间的装配间隙对模锻压机三梁的变形影响不大;间隙值在0. 8~2mm之间时,模锻压机机架在X、Z方向的变形不大,间隙值超过2mm后,模锻压机机架的变形随间隙值增加而增大。后偏条件下,三梁的变形基本保持恒定,模锻压机机架在Y方向变形基本不变;当机架在C型板和夹紧梁之间的装配间隙值在0.8~2mm范围内时,变形基本保持恒定,超过2mm,机架X、Z方向的变形随着间隙值的增大而增加。

 
 
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