基于实际工况的装配体公差建模方法研究

几何产品的装配公差数学模型对CAD/CAM/CAE的集成有着重要的作用。目前的装配公差模型以刚体假设为前提,忽视了实际工况的影响。为解决此问题,研究了实际工况对产品工作性能及公差设计的影响,利用有限元仿真计算了零件在实际工况下的变形量,并在公差模型中综合考虑变形量的影响,建立了实际工况下装配体的公差模型。将该方法应用到尾座装配体的公差建模中,验证了该方法的有效性。     

基于小位移旋量公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法

提出一种基于小位移旋量(SDT)公差建模和蒙特卡洛模拟的装配体公差优化设计方法,通过分析装配精度链、装配结合面和结合面公差3个对装配精度具有重要影响的核心要素之间的关系,利用SDT理论和蒙特卡洛模拟法建立公差模型,再利用齐次变换理论建立结合面误差模型和装配精度模型,进而推导出装配体装配精度与结合面公差相关的映射模型;结合公差制造成本、装配精度可靠度原则,建立装配体装配精度的公差优化模型,并以顶尖装配体为例完成公差优化分析。研究发现:在满足装配精度可靠度的前提下,可使顶尖装配体加工成本降低9.02%,而装配精度可靠度提高至97.81%,验证了所提方法的有效性。     

热力耦合下轴向旋转热管砂轮的强度分析

为研究高效成型磨削加工过程中轴向旋转热管砂轮(heat pipe grinding wheel,HPGW)的基体强度,且考虑到HPGW强化换热的特点,使用ANSYS workbench对热力耦合下的HPGW进行有限元分析.得到30 000 r/min转速下,HPGW的最大等效应力为26.481 MPa,最大变形量为0....     

零件镦粗过程热力耦合分析

基于弹塑性有限元法对零件镦粗过程进行模拟,揭示镦粗时金属的变形、应力应变场、温度场及镦粗力的分布及变化情况,探讨工艺参数对荷载的影响规律,以及不同压下率、摩擦因数及高径比下坯料金属的流动特征。研究结论对制定与优化镦粗时的参数具有参考价值。     

考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法

湿式离合器动密封装配间隙是车辆传动系统中的重要装配要求,直接影响车辆运行性能与行驶安全。为保障实际工况下其装配间隙符合设计要求,基于有限元分析方法与雅可比旋量理论,提出考虑实际工况的湿式离合器动密封装配间隙分析方法。针对某湿式离合器动密封装配间隙问题,计算转动状态下的最小装配间隙分布区间,并定量分析各载荷变形对装配间隙的贡献度。结果表明：实际运行状态下最小装配间隙分布区间为[-0.022,0.098] mm,与设计要求[0.025,0.207] mm严重不符;采用装配后再对内孔精加工的工艺对贡献度为74.22%的配流套内孔过盈装配变形进行调控后,最小装配间隙分布区间提升至[0.027,0.139] mm,符合设计要求,车辆运行性能得到有效保障。     

桁架焊接机器人导轨梁的热力耦合变形规律的有限元分析

由于桁架焊接机器人工作行程长、结构简单,得到了广泛应用。机器人滑动导轨的直线度和平行度会影响焊缝精度和滑块的使用寿命,因此,对导轨变形规律的研究对提高机器人的精度至关重要。以大型工业燃气炉面板桁架焊接机器人为例,分别对重力、温度及其耦合作用引起的变形进行限元分析。结果表明:当机器人处于高温工作环境时,温度产生的变形比重力引起的变形量大。在重力方向上,重力产生的变形与温度产生的变形方向相反。而在与重力垂直的方向上,对于水平梁导轨,重力产生的变形与温度产生的变形方向相同;对于竖直梁导轨,在0～0.3的归一化长度范围内,二者变形方向相反,在0.3～1.0的归一化长度范围内,二者变形方向相同。理论分析和实践均表明:大型工业燃气炉面板桁架焊接机器人的导轨直线度和平行度均小于工程允许值,满足工程要求。分析结果对于同类型桁架机器人的设计具有极大的理论借鉴意义。     

35Cr2Ni4MoA高强钢摩擦焊接头热力耦合有限元分析

采用热力耦合有限元分析方法,由焊件材料的性能参数及焊接工艺参数建立了二维轴对称粘塑性热力耦合有限元模型,对35Cr2Ni4MoA材料环形工件的连续驱动摩擦焊过程进行了模拟,得到并分析了温度场、应力应变场以及轴向缩短量的变化规律.测量了实际焊件的轴向缩短量和飞边形状,并与计算结果进行了对比,结果表明,利用该模型得到的摩擦焊接头飞边形状和轴向缩短量的计算结果和试验结果吻合较好.建立的有限元模型有助于制定合理的焊接工艺参数.     

铝合金轧制过程中的热力耦合分析

通过铝合金在Gleeble-1500上的实验数据,建立了本构方程.根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,获得了热轧过程中的数值仿真模型,分析了压下率、轧制速度以及接触传热系数等参数对温度和流动应力变化规律的影响,并与某铝厂热轧板带生产过程中不同压下率下的力能参数变化进行了对比,计算结果表明模拟值与实测值吻合较好,误差低于15%.     

不锈钢管冷旋压热力耦合有限元模拟

针对316不锈钢管建立了三维热力耦合有限元模型，对其冷旋压过程进行模拟。在模拟的过程中施加了对流和热传导边界条件，计算了成形过程中的受力特征、运动轨迹、接触特征以及温度场的情况。通过有限元模拟可以为分析不锈钢管冷旋压成形及组织状态提供有力依据，进而有效地指导生产实践。     

三螺杆泵的温度场及热力耦合分析

为适应三螺杆泵高速、高压、大流量的发展趋势,严格控制螺杆变形及其相关间隙以减少泵内泄漏是关键.以三螺杆泵为研究对象,将泵内温度场作为载荷施加在主、从动螺杆表面,并进行温度-结构耦合的数值模拟分析.研究不同工况下三螺杆泵内温度和工作扭矩使主、从动螺杆产生的变形规律,并对比与主、从动螺杆在各单独物理场作用下和耦合作用下的变...     

基于有限元方法的环境温度对机床热变形的影响

以XK5034立式铣床为研究对象,通过ANSYS软件对其热特性进行了有限元分析,将分析得到的温度场与热成像仪实际测量的温度场进行验证,发现有限元分析的温度场与实际测量的基本吻合。在此基础上重点分析了主轴前端在不同转速和不同环境温度下的热变形,结果表明：随着主轴转速和环境温度的升高,主轴前端热变形增大;环境温度对主轴前端引起的变形在25℃出现拐点,当环境温度小于25℃,环境温度对主轴前端变形影响较小,当环境温度超过25℃,主轴前端热变形较大。     

机床刀具热变形有限元分析与计算

以超重型数控卧式镗车床切削过程中刀具的热变形为研究对象,在论述金属切削过程刀具热变形有限元计算分析过程的基础上,对切削过程中刀具的受力、受热进行分析计算,并借助有限元分析软件Ansys对刀具进行有限元建模和加载计算,以模拟实际切削过程中刀具的热变形.该研究在一定程度上实现了对刀具热变形的定量计算,为进一步研究其对加工精度的影响、采用误差补偿方法提高加工精度提供了参考.     

一种基于等温多塑性变形机制耦合的数值模拟方法

以TC4合金等温锻造为例,提出一种基于多塑性变形机制耦合的数值模拟方法。通过对等温锻造过程中塑性变形机制的研究和对应变速率敏感指数以及TC4合金动态再结晶的分析,建立材料常规塑性变形、超塑性变形和蠕变变形的判据。并依据多塑性变形机制判据来确定坯料内部各单元的实时塑性变形机制,同时采用相应的本构方程,使模拟结果更符合实际情况,从而能真实反映航空难变形材料的等温锻造工艺过程：普通塑性变形、超塑性变形和等温保压充填模具过程等。模拟结果表明,变形材料并非处于单一塑性变形机制,而是多种变形机制相互协调,并且随着变形的进行,材料各单元的变形机制也随之改变。等温锻造过程中,上述机制的改变与材料的动态再结晶密切相关     

高速电主轴热力学分析的仿真研究

根据实际工程需要并结合热力学第一定律,以某公司ES系列高速电主轴系统为例,分析其热源以及散热特性,并计算其主要热源产热参数以及散热系数等热分析参数。综合分析结果,通过ANSYS有限元分析软件建立有限元模型并进行热力学仿真研究,可得出电主轴系统各部分稳态温度分布云图以及达到热平衡时热源部分温度随时间变化曲线。结合实验分析验证仿真结论,并提出电主轴改进参考意见。     

基于有限元模型叶片加工变形的研究

叶轮是一种不规则薄壁零件,通常采用多轴机床进行加工,但是其加工过程的变形通常难以预测。通过建立有限模型并且用相应的假设条件进行简化处理,分析其加工过程的变形规律,可以更加有效地预测、验证这类薄壁零件的加工变形。同时为建立薄壁零件加工变形控制的有效策略提供一定的参考。     

Zr-4合金管材皮尔格轧制过程数值模拟分析：宏观模型的建立、验证及塑性变形分析

皮尔格轧制变形对于锆合金管材的性能有着重要影响,受到学者们的高度重视。长期以来,由于皮尔格轧制是一个高度非线性的三维变形过程,开展实验研究不但成本高昂而且周期较长。本研究以ABAQUS/standard平台,根据多行程皮尔格轧制的运动特点,建立了Zr-4合金管材皮尔格轧制有限元模型,并开展一整个道次的轧制过程模拟。模拟结果表明:预测的管材几何尺寸与实验结果吻合良好,而模拟的轧制力与经典的舍瓦金公式计算结果也比较相符,验证了所建立模型的准确性,可用于进一步仿真分析。模拟结果还表明开口处的管坯应力状态与轧槽底部管坯的应力状态有显著的差别。此外,轧制过程中还存在有明显的剪切变形,而且还有较大幅度的周期性波动,这主要与孔型开口以及管坯回转送进有关。     

基于ABAQUS的典型薄壁件加工变形仿真与试验研究

介绍了薄壁件铣削加工受力模型和有限元法在薄壁件铣削加工中的应用. 针对薄壁零件铣削加工中的变形问题进行了研究,设计了有限元分析的加载过程与方法.结合铣削加工试验,并运用ABAQUS有限元分析软件,获得典型薄壁件加工变形的基本规律,为进一步研究控制薄壁件加工变形方案提供了依据.     

基于能量输入与耗散反馈原理的机床热变形预报方法的研究

热变形是影响数控机床尤其是精密和超精密机床加工精度进一步提高的主要障碍。在研究一维钢轴热伸长理论模型的基础上,从能量角度入手,提出一种新的基于能量输入与耗散反馈原理的机床热变形预报模型的建立方法,并通过实验证明该模型具有较高的预报精度。     

数控机床导轨变形误差补偿技术研究

针对机床导轨变形特别是大型、重型机床的导轨变形降低加工精度的问题,提出了利用软件误差补偿技术来消除导轨变形对加工精度的影响.以数控车床为例,分析了导轨变形对加工零件的影响,提出了利用最小二乘法拟合导轨变形曲线,阐述了利用指令修正技术进行误差补偿的原理,为进行数控机床全局误差补偿提供了理论依据和技术参考.对CK6140型数控车床进行了补偿,有效地改善了加工精度.