基于NX Nastran的缸体加工中心夹具夹紧杆的疲劳分析与优化设计


文章预览:

发动机缸体粗加工数控加工中心的夹具分为上料夹具和工装夹具2大类,按照加工工艺要求,粗加工需完成粗铣缸体各端面3 mm缸孔2.5 mm和精铰定位销孔,加工余量大,工件受切削作用力大。而工件在工装夹具上均以毛坯粗基准面为定位基准,各夹紧点也均为毛坯面,这些都对工件的工装夹具提出更高的要求。

加工中心的各类夹具中,粗加工工装夹具最复杂,各夹紧元件受力状况最恶劣。图1为缸体一期粗加工OP30数控加工中心的工装夹具结构。

缸体粗加工数控加工中心由德国的MAG公司设计,主要用于粗铣缸盖、油底壳、机油泵前端盖以及变速箱的安装面,粗镗缸孔和钻铰半精、精加工定位销孔。当工件由上料夹具翻转至工装夹具上后,Z方向由夹具Z向夹爪和Z向夹紧杆将工件的Z向粗基准面瓦、尽贴合至夹具Z向定位面;7方向由夹具主夹紧杆将工件的F向粗基准面^、认贴合至夹具F向定位面;Z方向由夹具Z向夹爪将工件的z向粗基准面F贴合至夹具Z向定位面;最后r/z辅助夹紧杆压紧工件提高整个缸体的刚度,如图2和图3所示。

1缺陷分析

Z方向,通过作用在毛坯水堵孔的夹紧杆将工件粗基准面瓦压紧到工装夹具左Z向定位面,当用铰刀加工缸孔时,工件受Z方向较大的进给力K作用,如图4所示。该力传递到夹具上由Z向夹紧杆、Z向夹爪、各主夹紧杆和F/Z辅助夹紧杆承受。

传统设计的Z向夹紧杆由2个部分组成:夹紧头和连接杆。给液压缸提供4.5 MPa液压油时,液压缸活塞向上运动。在垂直于活塞内腔与连接杆球头接触的斜面上,连接杆受斜面法向压力八作用绕球铰链旋转,使夹紧头压紧缸体水堵孔,此时夹紧头受缸体反作用力F/作用,如图5所示。

由于夹紧头与连接杆采用螺纹连接,夹紧头螺

杆根部和连接杆安装夹紧头沉孔直角处存在应力集中。当采用大进给量镗削缸孔时,连接杆在直角处受脉动循环应力的作用发生裂纹萌生、扩展以及断裂,如图6所示。在生产过程中,夹紧杆的断裂会导致加工中心闷车、断刀、工件频繁夹紧不合格和因缸孔震纹而报废,严重影响整线的生产和缸体的加工质量,是缸体生产线的瓶颈工位。因此需要对夹紧杆结构进行优化,提高设备运行的稳定性以及生产效率,提高缸体的加工质量。


备注:为保证文章的完整度,本文核心内容都PDF格式显示,如未有显示请刷新或转换浏览器尝试!

 

结束语:

通过以上分析,在对夹具夹紧构件的设计中,不仅需要考虑静强度是否满足工件的强度和寿命的要求,还需进行抗疲劳计算。利用UGNastran等分析软件进行疲劳分析,在虚拟技术的基础上对工件进行基于疲劳寿命的优化设计,大幅度减少设备的维护成本、设备停机时间和工件因加工质量不合格的报废率,提高经济效益,为类似设备使用过程中频繁变形、断裂失效的原因分析、结构优化和疲劳寿命评估提供参考。



标签: 加工中心  
分类: 加工中心  
上一篇基于Mach3平台的数控加工中心自动对刀研究
下一篇基于QFD加工中心数控化再制造升级需綱则方法研究

加工中心  相关内容

——

16

2018-10

超重型数控龙门移动加工中心设计

0 引言近年来,我国机械工业进入高速发展阶段,机械市场对重型机床、超重型机床要求明显提升。为了满足市场需求,就一定要提升超重型数控龙门移动加工中心效能,对其设计进行深入研究。同时提高超重型数控龙门移动加工中心加工能力,有利于提高我国工业实力和基础装配的制造实力,满足我国冶金业、电… [了解更多]

16

2018-10

数控龙门加工中心专项修理方案

1 设备简介XK2130 数控龙门镗加工中心,武汉重型机床厂生产,2007 年到货,2009 年9 月安装调试完成投入生产,工作节奏为两班制, 设备总体状况良好,目前在用,未进行过大修。2 设备现状说明目前设备的几何精度及位置精度超差,使精密工件及精加工工件不能满足图纸要求 [1… [了解更多]

15

2018-10

龙门五面加工中心数控精度恢复探索实施

1 背景介绍数控机床做为一种高精度、高效率、稳定性强的自动化加工设备,已经成为机械行业必不可少的现代化技术装置。数控机床的数控精度是影响其高精度性能的一个重要方面,因而也是数控机床确保加工过程中精度的一个重要项目。公司 08 年购买的 TKA57200X400 型数控龙门五面加工… [了解更多]

15

2018-10

HNC-21M系统用于镗铣加工中心再制造

福建浔兴拉链科技股份有限公司于 2006 年向武汉华中数控系统有限公司购买的 XK731 数控镗加工中心,采用华中Ⅰ型 HC- NC-IHA 数控系统控制。该系统是由华中数控系统有限公司研制开发的基于PC-NC 的经济型数控系统,其结构是在个人 PC 计算机(486 以上)安装控… [了解更多]

31

2018-07

加工中心精度调整检查表C04-022

加工中心精度调整检查表机床型号:机床编号:检查日期:检查项目测试方法与图表容许差mm测量值判定签字Z轴相对于XY轴垂直度用直角规测量X、Y轴最大差值Z轴相对于测量圆筒X轴倾斜度0.01/300mmZ轴相对于测量圆筒Y轴倾斜度0.01/300mmZ轴相对于工作台顶面平行度Z轴相对于… [了解更多]


产品中心

——