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摆辗机机身的有限元分析研究

发布于:2016-06-03 21:14
有限元分析

      摆动辗压(简称摆辗) 技术,是一种对坯料连续局部加载,多次累积,最后整体成形的金属特种成形新工艺。其基本原理为:与机器主轴偏一定角度的锥形摆头绕机器主轴连续滚动,同时坯料以一定的速度进给,摆头与坯料一直保持连续的局部接触。通过局部区域的变形逐步累积,达到坯料的整体成形。与传统的整体模锻成形工艺相比,摆辗工艺具有省力,震动和冲击小,噪声低,所得产品精度高,节省材料等优点。因此,该技术自20世纪60年代出现以来便受到高度重视,摆辗工艺理论也获得了深入的研究,摆辗工艺已在航空航天、石油、化工和汽车等领域的产品生产中得到广泛应用。实现摆辗工艺的装备是摆动辗压机(简称摆辗机),摆辗机的研究是摆辗技术研究的重要组成部分。虽然国内外的摆辗机型号有多种,但其设计仍以经验法为主。因此,利用现代有关App和计算机技术,对摆辗机机身进行有限元分析,从而对设备的结构进行优化设计,把设计方法由经验型变为科学型有着重要的理论意义和现实意义。
      摆辗机结构和液压机相近,其特点是比液压机多一个摆头机构和相应的机械传动系统。即摆辗机有两个运动系统,一个为推动滑块做直线运动的液压传动系统,另一个为使上模作摆动的机械传动系统。它们的合成运动是一个螺旋运动,摆辗机结构简图如图。
      摆辗机机身是摆辗机的主要部件之一。机身把摆辗机的全部零件联接在一起,组成一个整体。在摆辗机工作时机身承受全部变形力。机身在变形力的作用下产生一定的弹性变形, 会使产品质量、尺寸精度和模具寿命受到影响。因此,机身的合理设计对摆辗机的轻量化, 提高摆辗机刚度,减少摆辗机制造成本,提高摆辗产品质量等都有直接的影响。
      在摆辗的成形过程中,有几种力同时作用在机身上。其中包括机身上横梁受到的摆头通过止推轴承传来的偏心力,下横梁受到的液压缸的作用力,立柱因拉紧螺栓受拉而受到的预紧力以及地面对机身的约束力等。其中上横梁与下横梁的受力对摆辗机的强度和刚度尤为重要,而上横梁受力较为复杂,其受力简见图。由于摆头传给上横梁的偏心力可在上横梁上转换成一个作用在梁中心的集中力Pg和一个力偶M。但是由于力是通过轴承的外圈传给上横梁的,因此,上述力和力偶可分别由两个集中力代替,其作用点在滚珠作用半径的两个对称点A和B。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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