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        加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具的研發(fā)及有限元分析

        2016-08-08 04:04:30關(guān)國玉呂文鵬
        大科技 2016年3期
        關(guān)鍵詞:缸蓋剛性夾具

        關(guān)國玉 劉 偉 呂文鵬

        (遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院 118000)

        加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具的研發(fā)及有限元分析

        關(guān)國玉 劉 偉 呂文鵬

        (遼東學(xué)院機(jī)械電子工程學(xué)院 118000)

        加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具可以較好地滿足零部件對(duì)于高精密、高剛性的要求。新型缸蓋自動(dòng)化夾具通過有限元技術(shù)的運(yùn)用,可以很好地發(fā)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的缺陷,對(duì)夾具最大變形量較大問題進(jìn)行針對(duì)性解決,滿足加工效果的同時(shí)也滿足了產(chǎn)品對(duì)于精度的要求。

        加工發(fā)動(dòng)機(jī);缸蓋自動(dòng)化夾具;有限元分析

        隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的加快,我國汽車工業(yè)也得到了很大的發(fā)展。汽車零部件鑄造領(lǐng)域越來越向著精度化、速度化和效率化的趨勢(shì)發(fā)展,只有這樣才能更好地適應(yīng)市場(chǎng)上對(duì)于汽車零部件的需要。加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具可以較好地滿足零部件對(duì)于高精密、高剛性的要求。本文將對(duì)加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具進(jìn)行分析,希望為汽車工業(yè)的更好發(fā)展提供幫助。

        1 產(chǎn)品精度要求

        汽車工業(yè)中,傳統(tǒng)的多軸箱臥式磚塔機(jī)床的特點(diǎn)比較明顯,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度作業(yè),但其切削的力量不好掌握,同時(shí)對(duì)于零件的姿態(tài)要求也較高。目前比較具有推廣價(jià)值的是發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具,該夾具對(duì)切削力有很強(qiáng)的抵抗作用,同時(shí)可以有效地滿足柔性化需要,對(duì)剛性也有一定的增強(qiáng)作用。

        1.1 產(chǎn)品具有的特征

        發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具對(duì)于精度有著較高的要求。缸蓋的主要材料為鋁合金。

        1.2 加工情況

        由于加工情況較復(fù)雜,現(xiàn)以一個(gè)加工工位的具體情況進(jìn)行舉例。該工序主要進(jìn)行的是缸蓋螺栓孔加工。在進(jìn)行加工前,缸蓋的形式為實(shí)體,沒有鑄孔。根據(jù)富士刀具產(chǎn)品樣本提供的切削參數(shù)可以計(jì)算出總的切削推力,總的切削推力Tc為1425kgf[1]。

        2 夾具的有限元技術(shù)分析

        2.1 早期夾具的有限元技術(shù)分析

        夾具的發(fā)展時(shí)間并不是很長,早期夾具在可換箱式磚塔機(jī)床中有很好的應(yīng)用,在托盤上固定缸蓋,進(jìn)行加工的時(shí)候,技術(shù)人員要確保夾具將輸送托盤夾緊。在實(shí)際工作中,經(jīng)常出現(xiàn)達(dá)不到產(chǎn)品要求的情況,例如加工位置尺寸出現(xiàn)超差的情況,形位公差和要求具有一定的差距。通過研究發(fā)現(xiàn),這些問題產(chǎn)生的原因主要是由于切削推力較大導(dǎo)致的。在進(jìn)行切削加工的時(shí)候,夾具產(chǎn)生的切削推力不能很好的掌控,如果出現(xiàn)切削推力較大的情況就會(huì)導(dǎo)致夾具出現(xiàn)變形的情況。早起夾具如圖1所示。

        圖1 早期夾具示意圖

        下面通過有限元分析技術(shù)對(duì)早期夾具進(jìn)行分析。有限元技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)條件是:①進(jìn)行靜態(tài)分析模擬;②夾具材質(zhì)為HT250;③夾具用于固定的平面為水平轉(zhuǎn)臺(tái)平面;④受力點(diǎn)有四個(gè),總計(jì)受力1426kgf。根據(jù)研究可知,當(dāng)總受力為1426kgf的時(shí)候,夾具能夠達(dá)到的最大變形量是0.248mm。可以判斷出,早期夾具超差情況的產(chǎn)生是由于切削推力較大,從而導(dǎo)致夾具發(fā)生變形。

        2.2 新型夾具的有限元技術(shù)分析

        新型夾具在早期夾具的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。早期夾具的尺寸較高,缸蓋的位置一般在夾具的中上部位,這只有后果設(shè)計(jì)導(dǎo)致夾具的整體力矩較大,夾具容易產(chǎn)生變形。當(dāng)夾具處在最頂端的時(shí)候也就是夾具變形量達(dá)到最大的時(shí)候,所以優(yōu)化夾具頂部剛性承受能力,對(duì)于夾具的技術(shù)革新具有重要作用。

        新型夾具和早期夾具相比,其對(duì)夾具上端剛性承受能力較弱的缺點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化,增強(qiáng)了夾具上方固定能力。同時(shí)新型夾具在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)幫助下,從而使夾具可以任意回轉(zhuǎn)。具體做法是在夾具上方增加固定支架,固定支架保持和轉(zhuǎn)軸相連,有效提高了夾具剛性承受能力[2]。加工過程差生的切削推力被成功分割,有夾具本體和支架進(jìn)行分擔(dān),當(dāng)達(dá)到夾具頂端的時(shí)候,夾具的最大變形量大幅度變小。下面通過有限元技術(shù)進(jìn)行具體分析。有限元分析基礎(chǔ)條件為:①進(jìn)行靜態(tài)分析模擬;②夾具和支架材質(zhì)均為HT250;③固定的平面為水平轉(zhuǎn)臺(tái)平面和支架安裝的平面;④受力點(diǎn)有四個(gè),總計(jì)受力1426kgf。

        當(dāng)受力綜合為1426kgf的時(shí)候,最大變形量僅為0.0276mm,這一數(shù)據(jù)和早期夾具的最大變形量相比小了將近十倍,從而大大提高了夾具剛性承受能力[3]。另外,新型夾具在精度上也可以很好地滿足缸蓋產(chǎn)品加工的要求。

        3 結(jié)束語

        隨著信息化技術(shù)的發(fā)展,通過3D軟件的運(yùn)用可以對(duì)零部件進(jìn)行更科學(xué)的有限元分析。大大縮短了設(shè)計(jì)周期,對(duì)于設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤環(huán)節(jié)可以進(jìn)行去除。新型缸蓋自動(dòng)化夾具通過有限元技術(shù)的運(yùn)用,可以很好地發(fā)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)的缺陷,對(duì)夾具最大變形量較大問題進(jìn)行針對(duì)性解決,滿足加工效果的同時(shí)也滿足了產(chǎn)品對(duì)于精度的要求。

        [1]鄧昭東.發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸加工工藝分析及現(xiàn)狀[J].四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,03:33~36+39.

        [2]李國強(qiáng),金偉,張久志,孫敬陽,郭宏杰.加工發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋自動(dòng)化夾具的研發(fā)及有限元分析[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),2014,06:124~126. [3]馮怡然,陶學(xué)恒,王慧慧,曾振華,劉德云.發(fā)動(dòng)機(jī)缸體堵片壓裝裝置的力學(xué)性能分析[J].機(jī)械工程師,2014,08:20~22.

        TG759

        A

        1004-7344(2016)03-0201-01

        2016-1-11

        關(guān)國玉(1993-),本科,機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè),班級(jí)為B1204。

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