拉式膜片彈簧離合器CAD圖紙+說明書,膜片,彈簧,離合器,cad,圖紙,說明書,仿單 編號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 外文翻譯 譯文 院 系 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師單位 姓 名 職 稱 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 0 頁 共 15 頁 利用有限元法預(yù)測夾具系統(tǒng)的工件變形 Shane P Siebenaler Shreyes N Melkote 喬治 W 伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院 技術(shù) 亞特蘭大 GA 30332 0405 美國佐 治亞理工學(xué)院 Received 25 August 2004 accepted 7 April 2005 Available online 23 May 2005 摘 要 工件夾具系統(tǒng)引起的變形是工件變形的其中一種方式 為保證生產(chǎn)的質(zhì)量 選擇 合適的裝夾方法和準(zhǔn)確地預(yù)測這種變形是裝置設(shè)計(jì)中必不可少的 在這方面 有限元模 型已被廣泛應(yīng)用 然而 這些研究普遍忽視了本質(zhì)的變形體是夾具工件變形 也缺乏不 同有限元模型參數(shù)影響工件變形的知識(shí) 本研究采用有限元分析 FEA 模擬工件夾具 系統(tǒng) 并探討影響夾具工件變形體的因素 此外 某些有限元模型參數(shù)對(duì)預(yù)測影響精度 的因素進(jìn)行分析 FEA 模型是預(yù)測工件變形和定位合理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 分析在這項(xiàng)研究中 的工件夾具系統(tǒng) 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 98 系統(tǒng)符合被捕獲建模工件和夾具的變形 余下的變形 發(fā)生在其他夾具元件 FEA 模型可以對(duì)不同夾具模型的精度和計(jì)算的裝載點(diǎn)進(jìn)行權(quán)衡 關(guān)鍵詞 夾具工件系統(tǒng) 有限元分析 變形 1 介紹 分析裝置是實(shí)踐加工中必不可少的方法 尤其是能力模型 可以準(zhǔn)確預(yù)測工件變 形誘導(dǎo)的夾具負(fù)載或可能的夾具變形 在設(shè)計(jì)裝置功能中最常見的用于建模和分析的 方法是接觸力的分析 夾具 工件系統(tǒng)包括剛體方法 聯(lián)系力學(xué)為基礎(chǔ)的方法和有限 元建模方法 這些建模方法 1 3 是無法通過的定義預(yù)測工件變形 因此不適宜夾具 對(duì)零件質(zhì)量的影響分析 聯(lián)系力學(xué)的方法 從一個(gè)具有邊界極限點(diǎn) 零件可以是有限的 近似為彈性半空間 這種方法能夠準(zhǔn)確地預(yù)測未知 定位反應(yīng)部隊(duì)和本地化的接觸變 形 4 6 然而 他們不適用兼容的零部件 另一方面 有限元模型是非常強(qiáng)大的 模擬能力在所有符合和非線性系統(tǒng)中存在 盡管利用有限元模型已在 beenwidely 文獻(xiàn) 報(bào)道 被應(yīng)用于實(shí)踐中 明確了不同的夾具變形 預(yù)測精度對(duì)工件的夾具變形的影響 但不同的有限元模型參數(shù)對(duì)工件變形缺乏必要的研究分析 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 1 頁 共 15 頁 在許多應(yīng)用中的工件變形分析 一個(gè)共同的假設(shè)是有限元分析 FEA 分析工件 夾具系統(tǒng)的夾具是剛性的 在大多數(shù)這種情況下 是仿照工件夾具的位置和節(jié)點(diǎn)聯(lián)系被 完全抑制 這一提法普遍被稱為單點(diǎn)接觸 7 12 夾具元件不允許模型遵守夾具和 忽略摩擦接觸效果夾具和工件之間 其他研究人員 13 16 利用線性彈簧 近似夾具 部件的剛度 然而 這種方法需要?jiǎng)偠葴y量或近似 添加時(shí)間和引入潛在的錯(cuò)誤分析 最近的工作 17 19 探索的表面使用接觸單元 這種做法使摩擦為影響的藍(lán)本 這種方法被用于工作力分析 17 使用有限元分析接觸單元來模擬多接觸夾具系統(tǒng) 然而 沒有調(diào)查摩擦的影響嚙合參數(shù)的結(jié)果 18 19 工作僅限于一個(gè)單一夾具 工 件接觸 更多重要的 這些研究中沒有分析的夾具的本身符合整體變形 本文探討各種有限的影響元建模參數(shù) 如摩擦和網(wǎng)密度工件變形 除了造型工件和 夾具的秘訣 是常見的的效果 如支持符合其他夾具元件塊底座工件變形等也是檢查工 件變形的有限元分析預(yù)測實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和定位反應(yīng) 2 夾具 工件系統(tǒng) 在這項(xiàng)研究中使用的工件夾具系統(tǒng) 包括限制在一個(gè) 3 2 1 夾具布局塊空心的矩形 截面壁厚 如圖 1 鋁 6061 T6 EZ70 GPA 新西蘭 0 334 工件測量 153 毫米 127 毫米 76 毫米 并有一個(gè)固定的壁厚 圖 1 噸 從 6 至 10 毫米 兩個(gè)夾子采用按 工件對(duì)六個(gè)定位 三個(gè)主平面上 上的兩個(gè)輔助平面 第三平面上 球形和平面硬化 AISI 1144 鋼 EZ206 GPA 新西蘭 0 296 與黑色氧化處理的夾具技巧被用來定位和 夾緊工件 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 2 頁 共 15 頁 3 模型開發(fā) 有限元模型構(gòu)建使用 ANSYSw 版本 5 7 實(shí)體模型組裝的棱柱塊夾具提示 系統(tǒng) 中的所有組件為各向同性彈性體建模 夾具的秘訣顯示圖 2 無論是平面建模作為氣 瓶 夾具和定位圓形接觸面積的 60 和 127 mm2 的分別 或球 35 毫米的曲率半徑 結(jié)束上限 平面和球面提示軸向長度分別為 6 4 和 10 2 毫米 10 節(jié)點(diǎn)的四面體 元素 SOLID92 用于所有實(shí)體網(wǎng)格 工件和夾具之間的接觸進(jìn)行了數(shù)值模擬使用二次曲面表面接觸 元素 TARGE170 和 CONTA174 恒定的靜態(tài)摩擦系數(shù)是用來建立聯(lián)系的屬性在接口 到模擬地方的定 位器 每個(gè)定位器尖端對(duì)面的表面接觸被限制在所有三個(gè)平移度自由 適用于一個(gè)均勻 分布的壓力超過雙方夾相反的接觸面模擬所需的鎖模力 工件變形 分析了隨后的章節(jié) 被發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)點(diǎn)上工件 這兩點(diǎn)正方向 DC1 和 DC2 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 3 頁 共 15 頁 如圖 3 點(diǎn)的選擇 根據(jù)工件的位置 經(jīng)歷了因?yàn)橐獖A緊大部分變形 3 1 摩擦系數(shù)的敏感性 Satyanarayana 18 進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室測試 相同的工件夾具系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)平均靜態(tài)和工件之 間的摩擦系數(shù)為 0 18 米 夾具的提示 在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的平均值從 0 15 至 0 25 為 了測試摩擦的影響 工件變形預(yù)測 有限元模型構(gòu)建工件壁的厚度 6 10 毫米在前面所述 的夾具抑制 頻譜從 0 15 到 0 30 m 的測試結(jié)合各種墻體的厚度 變形摘要結(jié)果列于表 2 3 1 的平均差異在變形預(yù)測中被發(fā)現(xiàn)為一米的變化 0 05 這些結(jié)果表明 在小的 變化的影響對(duì)工件變形的摩擦系數(shù)相當(dāng)小 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 4 頁 共 15 頁 3 2 治療的主要平面定位 構(gòu)建了一系列車型確定主平面定位的影響 對(duì)于正確 設(shè)計(jì)的 3 2 1 布局 工件旋 轉(zhuǎn)阻止 三個(gè)主要采取的正常負(fù)荷平面定位工件的重量 摩擦這樣一個(gè)小負(fù)載所產(chǎn)生的 力量往往相形見絀更大的夾持負(fù)荷 進(jìn)行了分析 確定是否必須在這些定位器的摩擦 效應(yīng)占建模方法 兩套邊界條件被應(yīng)用到塊與壁厚 7 8 9 毫米 第一組 案件一 包括所有三個(gè)主要 的飛機(jī)受到定位 先前所描述的表面到表面的接觸邊界條件 被指定為 M 值 0 18 第 二個(gè)配置 案例 B 刪除了所有三主平面定位 只是抑制了在翻譯的工件表面底部 z 方向 表 3 給出了一個(gè)結(jié)果摘要 有限元分析結(jié)果顯示 預(yù)測變形之間的不同兩個(gè)邊界 條件設(shè)置由平均只有 1 31 這小的沖擊 使有限元分析的底部定位無主平面定位將 建造的模型從而節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間 這個(gè) 案例 B 邊界條件設(shè)置使用的只有 77 和 69 完成平面模型的計(jì)算時(shí)間和球技巧 分別遺漏的三個(gè)加上主平面與制約的底 部定位 工件表面是用于配置隨后模型 應(yīng)當(dāng)指出 這逼近未必有效加工負(fù)載時(shí)還考慮 到 4 網(wǎng)格密度的影響 雖然一些公開發(fā)表的文獻(xiàn)使用的有限元分析分析工件變形 但是工件建模的網(wǎng)格 密度有缺乏 選擇適當(dāng)有限元模型是選擇理想的網(wǎng)格密度的一個(gè)關(guān)鍵因素 不合理的 網(wǎng)絡(luò)密度可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)網(wǎng)格不準(zhǔn)確的結(jié)果 然而 可能是不必要的太細(xì)網(wǎng)狀以及計(jì)算 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 5 頁 共 15 頁 成本 SMRT 的智能網(wǎng)格功能 ANSYSw 利用構(gòu)建了堅(jiān)實(shí)的網(wǎng)狀 離散值從 1 最密集 的網(wǎng)狀 至 10 至少密集目 被分配到各種固體部分 寬組合夾具和工件網(wǎng)格譜 大 小來確定最佳網(wǎng)目尺寸 為了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性 變形工件 DC1 和 DC2 在兩個(gè)夾子的 位置是計(jì)算 實(shí)驗(yàn)結(jié)果被用來作為基準(zhǔn)評(píng)估模擬結(jié)果的有效性 測試夾具與尺寸相同的模型構(gòu) 建 這項(xiàng)研究的工件的壁厚均勻 7 毫米 夾具元件固定 15 毫米 厚鋼板底座 上螺紋夾 具提示主要飛機(jī)直接被擰成底座 擰入鋼支撐塊等定位在打開每個(gè)固定在底板上 通 過四個(gè)螺栓兩個(gè)定位銷壓接 兩個(gè)夾子 同樣被固定在通過鋼支撐塊底板 驅(qū)動(dòng)由液壓手動(dòng)泵 鉗驅(qū)動(dòng)的順序影響 工件的撓度為由 otherresearchers 顯示 20 21 作者在以往的工作 22 然而 在目前的 研究 兩個(gè)夾子同時(shí)由一個(gè)單一的液壓泵驅(qū)動(dòng) 被視為驅(qū)動(dòng)倍差異的兩個(gè)夾子是微不足 道的 在每一個(gè)點(diǎn)的變形使用電渦流探頭測量 改變目標(biāo)補(bǔ)丁的磁性檢測通量傳感器 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為位移值采集系統(tǒng) 超過五年的平均變形結(jié)果表 4 給出每個(gè)尖端和負(fù)載對(duì)試 驗(yàn) 測量標(biāo)準(zhǔn)偏差為 0 43 毫米 5 和 6 之間的百分比誤差 實(shí)驗(yàn)測量值和有限元分析結(jié)果平面和球形尖端案件 分別 圖 250 鉗 1 N 在負(fù)載的情況下 球形和平面 提示給每個(gè)墻厚度測試 類似的趨勢被發(fā) 現(xiàn)在 2 鉗變形 以及為加載 350 N 作為描繪在圖 工件的網(wǎng)格密度對(duì)模型精度的主導(dǎo) 作用 粗糙的網(wǎng)格密度可產(chǎn)生高達(dá) 20 的錯(cuò)誤結(jié)果 然而 圖中可以觀察 6 影響結(jié)果 的準(zhǔn)確性夾具尖上的網(wǎng)格密度要少得多 工件和夾具 SMRT 的密度水平平面的情況下 提供最準(zhǔn)確的結(jié)果 為五 兩 分別 沒有有限元網(wǎng)格密度比這個(gè)組合改變預(yù)測的變形 對(duì)球形尖端案 1 SMRT 的網(wǎng)狀 6 個(gè) 密度水平工件和夾具元件 waschosen 表 5 總結(jié)了這些結(jié)果 由于表表演 有限元模型 提供解決方案指定的網(wǎng)格密度小于 5 的誤差水平 選定的網(wǎng)格密度 適用于所有隨 后的分析 元素屬性摘要選定的網(wǎng)格密度水平相對(duì)應(yīng)的是載于表 6 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 6 頁 共 15 頁 5 驗(yàn)證選定的網(wǎng)格參數(shù) 一般的有限元網(wǎng)格的有效性以上參數(shù)獲得工件夾具系統(tǒng)成立到一個(gè)相同的網(wǎng)格指 引不同的負(fù)載的組合 在第 4 節(jié)被用作的實(shí)驗(yàn)裝置 塊的壁厚是 8 毫米和 375 列印夾 緊負(fù)荷被利用 表 7 給出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)有限元分析結(jié)果 正如上表所示 有少有限元分 析與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差超過 5 從而確立了選定的網(wǎng)格充足為給定的工件夾具系統(tǒng)的 參數(shù) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 7 頁 共 15 頁 6 反應(yīng)力預(yù)測 另一點(diǎn)是工件和夾具之間的反作用力 定位和工件 反作用的平衡是確保系統(tǒng)的 穩(wěn)定的關(guān)鍵 使用所示的設(shè)置了一系列的實(shí)驗(yàn)運(yùn)行圖 4 以確定在 1 3 定位的反應(yīng)力 壓力敏感 富士前級(jí) 薄膜被用來在每個(gè)三個(gè)定位工件的接觸 以產(chǎn)生一種顏色烈度 圖 個(gè)人圖像映射到 密度陣列通過回歸分析 以確定接觸壓力 23 印記的地區(qū)被發(fā) 現(xiàn)使用照片編輯程序 導(dǎo)致的反應(yīng)力 網(wǎng)格參數(shù)在第 5 和建立的 0 18were 摩擦系數(shù)用來 預(yù)測反應(yīng)部隊(duì) 在同一地點(diǎn) 表 8 給出了分析結(jié)果 可以看出 從表有限元分析的預(yù) 測是在 5 的實(shí)驗(yàn)值 從而進(jìn)一步驗(yàn)證模型 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 8 頁 共 15 頁 7 夾具身體遵守的影響 在前面的章節(jié)中所描述的模型只用了考慮工件和夾具的因素 最新公布的夾具分 析認(rèn)為跟剛性夾具相比 由于其具有相當(dāng)高的剛度 從而 這些研究沒有模擬夾具本身 并不能碰到任何的變形效果夾具元件 然而 尋求探討夾具遵守的原則是整體工件變形 預(yù)測建模各種夾具要素 組件除了接觸提示仿照夾具支撐塊 底座 和鉗支持所示圖 7 一系列車型納入構(gòu)建這些組件的各種組合 支持塊和底座構(gòu)造堅(jiān)實(shí)的棱形塊匹配那些在尺寸物理設(shè)置 支持塊有尺寸 63 5 毫 米 50 8 毫米 73 8 毫米 鋼底板尺寸 305 毫米 305 毫米 15 毫米 平面和球形尖 端夾具元件尺寸相同前面提到的分析 夾具提示建模為固定支撐塊通過的 vglue 命令的 ANSYSw 同樣是支持塊 貼于底板和螺栓和銷釘孔 werenot 藍(lán)本 模型 包括底板使 用 vglue 命令追究主要平面定位元素板 對(duì)于包括支持塊模式 但不是底座 塊的底面 限制自由 所有這三個(gè)平移度模擬被牢牢地固定在底板上的塊 為固體圓柱鉗支持氣 瓶只能沿軸產(chǎn)生夾緊力 所產(chǎn)生的夾緊壓力液壓泵是作為一個(gè)均勻分布整個(gè)區(qū)域的壓 力鉗背面 FEA 模型工件壁的厚度 7 8 和 9 毫米 用于分析 加載條件使用表 5 中的相同 工件變形也被評(píng)估在相同的位置網(wǎng)格密度的研究 平面尖端的結(jié)果在表 9 給出 2 的預(yù)測誤差 平均超過負(fù)荷條件和變形位置 是給予包括各種夾具元件的有限元分析模型 表中還給出了計(jì)算時(shí)間 含夾具的技巧和模型相對(duì)工件 這是顯而易見的 造型的額外 個(gè)別夾具元件提高了有限元模型的精度 完整的夾具模型顯示模擬結(jié)果的改善 屈服結(jié) 果在實(shí)驗(yàn)值的 1 然而 完整的模型需要 653 的計(jì)算時(shí)間需要的只是工件和模型 夾具的提示 對(duì)于球形提示夾具 建模夾具元件沒有改善的準(zhǔn)確性結(jié)果 額外的夾具元件建模了更準(zhǔn)確地反映夾具 工件為平面接觸的情況下的相互作用 變形夾具本身 而小的工件變形 會(huì)影響整體系統(tǒng) 有限元分析表明 2 4 的測量變形 發(fā)生在實(shí)際變形的夾具 仿真結(jié)果表明 遵守夾具的 22 7 發(fā)生在提示其余 77 3 的 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 9 頁 共 15 頁 支持系統(tǒng) 從而 原模型只包含工件和夾具提示捕獲 98 1 的整體系統(tǒng)符合 7 1 支持塊遵守的意義 對(duì)有限元模型進(jìn)行了分析 看到在如何改變夾具遵守改變整體系統(tǒng)的初始配置夾 具模型以及支持塊有不同的深度 e 被運(yùn)行 最初的深度 D0 的 如圖 8 圖 9 地塊的 百分比在發(fā)生系統(tǒng)變形夾具本身的各種歸 D 的值 這將是預(yù)計(jì)更薄塊量比較大的偏轉(zhuǎn) 的 把更多的變形夾具 這假設(shè)被實(shí)驗(yàn)證實(shí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 10 頁 共 15 頁 8 結(jié)論 本文側(cè)重于影響因素利用有限時(shí) 工件變形的預(yù)測有限元方法 特別 它分析的影 響中 如接觸不同的有限元模型參數(shù)摩擦 網(wǎng)格密度和夾具機(jī)構(gòu)遵守有關(guān)預(yù)測工件變形 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 模擬研究表明 模型工件和夾具的接觸面到面的基礎(chǔ)上 接觸單元可以 預(yù)測工件變形和反應(yīng)位置 在實(shí)驗(yàn)值的 5 網(wǎng)密度的工件被認(rèn)為是更重要的模型的 準(zhǔn)確性夾具尖端密度 為夾具本文分析了工件系統(tǒng) 所有超過 98 變形系統(tǒng)可以捕獲 包含模型 工件和夾具系統(tǒng)的變形 是目前在夾具研究本身 遵守捕捉建模整個(gè)夾具 然而 一個(gè)完整的夾具模型需要超過 6 倍的計(jì)算時(shí)間 9 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 報(bào)告用紙 第 11 頁 共 15 頁 這項(xiàng)工作是由卡特彼勒技術(shù)中心和一個(gè)從格魯吉亞的配對(duì)補(bǔ)助金研究聯(lián)盟 10 參考文獻(xiàn) 1 Y C Chou V Chandru M M Barash A mathematical approach to automatic configuration of machining fixtures analysis and synthesis ASME Journal of Engineering for Industry 111 4 1989 299 306 2 E C DeMeter Restraint analysis of fixtures which rely on surface contact ASME Journal of Engineering for Industry 116 1993 207 215 3 M Y Wang D M Pelinescu Contact force prediction and force closure analysis 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