连杆锻模的建模仿真加工及静力学分析Word文档下载推荐.docx
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总之,毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低,性能提高。
本次作业中的连杆毛坯是用锻模整体加工的,本篇的基本内容包括:
连杆毛坯的solidworks建模,基于Mastercam的连杆锻模的仿真加工,以及用Ansys对连杆锻模进行机械结构分析。
一、连杆毛坯的solidworks建模过程
目标:
建立如图1所示的连杆锻模毛坯的三维模型
1.1建立基体的拉伸草图
绘制两个半径为40和20的圆,两圆圆心距离为130;
然后利用三点画圆弧命令绘制两圆的相切弧(可以先绘好之后选中弧与某一个圆,然后添加约束为相切),弧半径为240;
然后利用修剪命令对多余的线段修键。
最终草图如图2所示。
拉伸草图1
在拉伸草图1的基础上使用拉伸命令,设置拉伸深度为10,把魔角度值为5
。
结果如下图所示:
1.2编辑凸台草图2,并拉伸
在连杆大端绘制半径为40的圆,注意在绘制该草图时,要选中草图所在的面,然后点击主菜单上的进入草图命令,即重新生成草图,而不能在草图1的基础上进行草图编辑。
拉伸草图2
在草图2的基础上进行深度为20,拔模角度为5
的操作结果如下图:
同理,对连杆的小端绘制草图并进行拉伸命令,结果如下:
1.3绘制连杆中部凹槽的草图4,并拉伸切除
基本操作是:
选中大小端中间的部分,然后进入草图绘制,选择实体转换命令,连杆底部的轮廓及大小端与底部相交的圆弧部分将变为草图,然后再此基础上对草图进行等距实体命令(圆弧等距10,基部轮廓等距6),修剪命令,圆角命令(圆角半径为6)。
如下图所示:
拉伸切除草图4
在特征选项下,选中草图4,然后选择拉伸切除命令,设置深度为6,角度为30,结果如下:
图5
1.4大小凸台球碗的生成
大凸台球碗的生成,先绘制草图如下:
图6
注意旋转轴与母线要构成封闭的区域,并且两者不能有交叉。
旋转的参数以图中的水平线为旋转轴旋转360度,结果如下图:
图7
小凸台球碗的生成:
草图绘制如下,
图8
旋转后如下
图9
1.5倒圆角
在特征选项下,点击倒圆角命令,然后选择大凸台与基本交线,在对话框中设置圆角半径为10;
同理,到其他圆角:
小凸台与基本拉伸体的倒角半径为5,所有棱边的圆角半径为3。
最终结果如下:
图10
二、连杆锻模的仿真加工
2.1加工前的准备
将一中建立的连杆锻造毛坯在solidworks中输出为Parasolid(*.x_t)格式文件以便于导入到Mastercam中加工。
导入后的连杆毛坯如下图所示:
图11
在Mastercam中建立一个长方形(220*100),将连杆毛坯围绕在中心,如下图:
图12
然后利用拉伸实体命令(拉伸50),建立一立方体将导入的连杆毛坯包围,再对两者进行布尔减运算,得到连杆锻模的下膜,如下图所示:
图13
2.2仿真加工
本次加工分为两个阶段:
挖槽粗加工和平行精加工。
粗加工阶段的主要目标是大量去除材料,提高加工的效率,得到零件的粗略轮廓,然后利用精加工以满足零件设计的精度要求。
2.2.1挖槽粗加工
(1)选择直径为8mm的平底刀,下刀方式选择螺旋式下刀,加工余量设置为0.3mm,切削方式选择等距环切,生成的刀具路径如下图所示:
图14
2.2.2平行精加工
(1)刀具路径参数
连杆毛坯上的最小圆角为3mm,因此选择刀角半径为2.5mm的球刀,刀具的直径为5mm,具体参数值如下所示:
图15
(2)曲面加工参数
图16
(3)平行铣削参数
为了更好的消除平行式加工在加与工方向成90度夹角的垂直表面上加工质量较差的缺陷,将加工角度设置为45度。
具体参数设置如下所示:
图17
(4)最终的刀具路径如下图所示:
图18
2.2.3仿真加工
图19加工中
图20最终结果
三、ansys仿真分析
3.1建立模型
建立模型包括设定分析作业名和标题;
定义单元类型和实常数;
定义材料属性;
建立几何模型;
划分有限元网格。
3.1.1设定分析作业名和标题
打开ansys,更改文件名为linkage,将solidworks中的连杆毛坯输出为parasolid格式,名字为linkage-1的文件,然后再ansys中打开,如下图所示:
图21
将标题名字改为staticanalysisofarod,然后点击plot--replot,新的标题将在左下角显示。
选择plotcontrol---style---solidmodelfacet,然后在对话框的下拉列表中选择normalfacet确定,然后选择plot下的replot按钮,将线框转化为实体。
图22
3.1.2定义单元类型
选用十节点四面体实体结构单元Tet10Node92,如下图:
图23
3.1.3定义实常数
十节点四面体实体结构单元Tet10Node92单元不需要设置实常数。
3.1.4定义材料属性
设置材料的弹性模量为2.06e11,泊松比为0.3,如下图所示:
图24
3.1.5划分网格
选用Tet10Node92单元对三维实体划分自由网格,如下图:
图25
3.2定义边界条件并求解
对大端顶面施加面约束,在小端左半圆周面施加大小为1000的面载荷,解算后的结果如下图所示:
图26
3.3查看求解结果
零件的在3.2所设定的约束下的应力分布如下图:
图27
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