搜索高速?zèng)_床工作臺(tái)板的有限元分析解決方案
2013-06-08 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線
高速?zèng)_床工作臺(tái)板的厚度需根據(jù)客戶要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了滿足不同剛性的要求,本文運(yùn)用Solidworks軟件中的插件COSMOSWorks對(duì)不同厚度、不同材質(zhì)的工作臺(tái)板進(jìn)行了模態(tài)分析,再由固有頻率與質(zhì)量反求工作臺(tái)板的剛度,找出剛度隨材質(zhì)及厚度變化的規(guī)律。由分析得出了綜合考慮剛性、減振性及經(jīng)濟(jì)性的工作臺(tái)板設(shè)計(jì)及選材方案,該方案能夠滿足不同剛性的要求。
作者: 鹿新建*周永清*施雄兵*梅碧舟 來(lái)源: 萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字: 高速?zèng)_床 工作臺(tái)板 模態(tài)分析 剛度
1 引言
工作臺(tái)板作為壓力機(jī)的重要零件,起到下連機(jī)身、上連模具的作用。工作臺(tái)板的厚度直接影響到裝模高度,對(duì)于普通開式壓力機(jī),裝模高度有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn):一機(jī)部標(biāo)準(zhǔn)JB 1395-74,工作臺(tái)板的厚度尺寸基本一致。隨著近幾年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)E/I鐵芯、電機(jī)定轉(zhuǎn)子的廠家不斷增多,對(duì)高速壓力機(jī)的需求日益增多,國(guó)內(nèi)鍛壓設(shè)備生產(chǎn)廠家也逐漸向高速壓力機(jī)領(lǐng)域發(fā)展,技術(shù)水平和市場(chǎng)占有率也不斷提高。由于國(guó)內(nèi)開式高速壓力機(jī)還沒有統(tǒng)一的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),與之相配套的模具高度尺寸也不盡一致。這就導(dǎo)致在給用戶提供設(shè)備時(shí)經(jīng)常改動(dòng)工作臺(tái)板的厚度,甚至修改機(jī)身的相關(guān)尺寸以滿足不同的裝模高度要求。臺(tái)板厚度減小時(shí),一般采取銑工作臺(tái)板下平面的方法,但當(dāng)厚度減小太多時(shí),一般需要更換材質(zhì)重新投料加工。工作臺(tái)板厚度減小后,自身的剛度會(huì)降低,在高速?zèng)_壓時(shí)會(huì)變形加劇甚至損壞。
本文以徐州鍛壓機(jī)床廠集團(tuán)有限公司VH45機(jī)床用工作臺(tái)板(圖1)為例,就臺(tái)板厚度與臺(tái)板剛度之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。
2 計(jì)算公式
直接計(jì)算零件的剛度較復(fù)雜,可以運(yùn)用Solidworks軟件中的插件COSMOSworks計(jì)算出零件的固有頻率,再通過(guò)式(1)進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到式(2),即可計(jì)算出零件的剛度k。
3 COSMOSWorks分析
為方便起見,將工作臺(tái)板的材質(zhì)取為軟件自帶的材質(zhì):灰鑄鐵、合金鋼、鑄造碳鋼、普通碳鋼,各材料的機(jī)械性能如表1所示。
將工作臺(tái)板下平面進(jìn)行部分固定(機(jī)身落料孔為450 mm*305mm,不加約束),根據(jù)滑塊底平面尺寸,設(shè)定模具的長(zhǎng)寬尺寸為360mm*300mm,在上述區(qū)域施加450 kN的載荷。設(shè)定工作臺(tái)板厚度的變化范圍為70~130 mm,間隔5 mm做一次分析,取第一階固有頻率,計(jì)算結(jié)果如表2所示。
4 結(jié)果分析
將表2中所列的4種材料制成的工作臺(tái)板第一階固有頻率及剛度隨工作臺(tái)板厚度變化的關(guān)系分別用圖2和圖3來(lái)表示,結(jié)合兩圖和表2可看出:
(1)隨著工作臺(tái)板厚度的增加,對(duì)于上述4種材料,一階頻率先增大至一定數(shù)值后緩慢減小;
(2)隨著工作臺(tái)板厚度的增加,對(duì)于上述4種材料,工作臺(tái)板的剛度始終增大且增大的幅度逐漸減小;
(3)厚度相同時(shí),由合金鋼、鑄造碳鋼、普通碳鋼做成的工作臺(tái)板的固有頻率和剛度差別不大;
(4)工作臺(tái)板材料不同,一階頻率是不同的,材料的彈性模量越大,一階頻率也就越大;
(5)相同彈性模量的材料,一階頻率隨著抗拉強(qiáng)度的增大而增大;
(6)對(duì)于相同受力方式以及相同結(jié)構(gòu)形式的工作臺(tái)板,一階頻率出現(xiàn)極大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的厚度幾乎不變,本臺(tái)板對(duì)應(yīng)的厚度為100 mm;
(7)由式(2)可以看出,影響剛度的主要因素為固有頻率和質(zhì)量。工作臺(tái)板厚度從70 mm開始增加,當(dāng)一階頻率增加到峰值時(shí),可以算出頻率增加了約11%,質(zhì)量相對(duì)于70mm厚度時(shí)增加了近60%,由此可以看出,在這一變化中,質(zhì)量對(duì)于剛度起到了很大作用。當(dāng)臺(tái)板厚度從頻率峰值時(shí)的數(shù)值增加到130mm時(shí),一階頻率大約下降了2%,質(zhì)量相對(duì)于110 mm厚度時(shí)增加了25%左右。臺(tái)板剛度是緩慢增加的,但是增幅在逐漸減小。
5 結(jié)論
從以上分析可以看出,對(duì)于特定結(jié)構(gòu)的工作臺(tái)板,其一階固有頻率在工作臺(tái)板厚度發(fā)生變化時(shí)存在極大值,一階固有頻率極大值對(duì)應(yīng)的厚度范圍對(duì)于上述4種材質(zhì)幾乎一致。由于考慮了材料的減振性能,開式高速壓力機(jī)的工作臺(tái)板材質(zhì)一般選用灰鑄鐵;當(dāng)為了適應(yīng)裝模高度而需要大大減小工作臺(tái)板厚度時(shí),可以將材質(zhì)更換為普通碳鋼,如Q235A,臺(tái)板的剛度就可以得到很大的改善,同時(shí)也縮短了加工周期;當(dāng)需要減小裝模高度而很大程度上增加工作臺(tái)板厚度時(shí),對(duì)于鑄造臺(tái)板容易出現(xiàn)鑄造缺陷,影響使用,可以在工作臺(tái)板和機(jī)身之間加一過(guò)渡墊板。
相關(guān)標(biāo)簽搜索：高速?zèng)_床工作臺(tái)板的有限元分析解決方案 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓(xùn) Abaqus培訓(xùn) Autoform培訓(xùn) 有限元培訓(xùn) Solidworks培訓(xùn) UG模具培訓(xùn) PROE培訓(xùn) 運(yùn)動(dòng)仿真
