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济南雕刻机关键结构的刚度、强度分析

文章来源:友达数控   作者:友达雕刻机   发布时间:2018-12-11 09:42   浏览次数:

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采用Ansys有限元仿真技术对济南雕刻机虚拟样机进行仿真分析,首先应根据木工雕刻机的机械结构,建立新型雕刻的几何模型。雕刻机的受力关键部位在机身及龙门横梁,因此本文主要对机身及横梁的强度及刚度进行分析,并根据仿真数据结构对结构进行优化,以达到最佳刚度、强度。

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1、机身及横梁CAE模型建立及前处理

为提高精度,增强济南雕刻机整体的刚性,采用铸造方法将底座与立柱铸为一体,即为机身,模型图见图3,材料选铸铁,弹性模量为118GPa,泊松比0.3,密度7×103kg/m3.由于铸造工艺限制,横梁与机身分开铸造,之后用螺栓连接.横梁模型图见图4.材料选用可铸铝合金,弹性模量为70GPa,泊松比0.3,密度2.7×103kg/m3.因此横梁与济南雕刻机机身没有相对运动,固定6个自由度.

在有限元分析前,将所建模型导入Ansys中进行前处理,即划分网格.网划分(MESH)采用手动与智能划分相结合方式,得到准确的MESH结果见图5.

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2、计算结果分析

Z轴刀体运动到最下端,刀头伸出量最大,当刀体置于横梁中间位置时横梁所受载荷最大.估测最大载荷为F=1000N,施加于横梁中心处,得到龙门机体及横梁应力云图(图6)。

在上述边界条件、网格划分及载荷情况下,利用Ansys后处理对仿真结果进行分析,发现大部分节点应力较小,立柱上应力稍大,最大应力为49MPa,远低于材料本身屈服强度330MPa.机体及横梁的位移云图见图7.由图7可以看出,济南雕刻机的横梁上端中间部分变形最大.为减少横梁变形,现对横梁结构进行改进优化,在保证壁厚的情况下,合理布置加强筋,改进后横梁模型图见图8.

在同等工况、边界条件及载荷情况下,进行横梁优化前后结构刚度对比分析,发现布置加强筋前最大变形为0.137mm;布置加强筋后最大变形为0.012mm,刚度明显改善.

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以上内容便是济南雕刻机厂家--友达数控为大家带来的济南雕刻机关键结构的刚度、强度分析,可以看出,经过精心设计,雕刻机机身的刚度、强度都是很好的,而且友达也在不断提高技术实力,增强雕刻机的性能。

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