经典案例
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基于有限元分析的大型高压釜结构优化

发布于:2017-08-03 20:11
有限元分析

      在传统的机械制造工艺编制过程中,一般是理论和经验相结合的工艺编制方法,遇到试制工艺零件时,往往参考以前的相似工艺进行编制和参数设置,不能准确地保证零件质量。本文以圆柱齿轮轴零件的工艺编制为例,对零件进行三维实体建模及工艺路线制定,并对关键工序进行有限元分析,最终根据有限元分析结果进行工艺改进。这样,可以准确掌握加工工艺中零件受力变形情况,选择合适的装夹位置,从而提高工艺编制效率,优化零部件的结构、材料性能,提高零件设计的可靠性随着有限元理论研究的逐步深入和计算机技术的快速发展,有限元分析App(ANSYS)得到了广泛的工程应用。随着CAE技术与计算机软硬件技术的发展,国际上已陆续推出大批CAEApp产品,不论结构多么复杂,材料性质和外加载荷如何多变,使用有限元法均可方便地进行分析和获得满意的答案。如果应用有限元App进行强度校核、模态分析,不但能给出准确的设计结果,而且能缩短设计时间,如有必要,还能在强度足够的前提下,减少材料的使用量,进行最优化设计。
      三维实体建模的App很多,现采用CATIAApp进行建模。CATIAApp可以从三维模型自动转换出二维工程图,同时支撑与分析AppANSYS作无缝连接。利用CATIAApp对圆柱齿轮轴滚齿关键工序(滚齿)进行三维建模。
      圆柱齿轮轴采用20CrMnTi合金钢,毛坯为锻件,采用的是先进的机械加工工艺过程方法。在机械加工过程中,滚齿工序为关键工序,利用有限元App重点分析滚齿工序中齿轮轴的受力及变形,从而调整机床滚齿进给速度及切削入刀量。
      目前常用的滚削力计算公式以国内某机床和德国普发特企业总结出来的经验公式作为典型代表。
      通过有限元分析与传统的滚削计算相结合可以得出在F=100 N时,滚齿进给量和吃刀量最合适,可以提高加工效率。
      通过CATIA三维实体建模、有限元App分析、CAD等设计分析App进行机械制造工艺编制的关键工序分析,可保证工艺的可行性和准确性,最终不但可以减少加工周期,降低零件报废的机率,同时,提高了加工的可靠性。



                                                                                  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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