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巡边雕刻机SolidWorks建模设计数据流程简介

更新时间:2018-07-25 点击数:386

巡边雕刻机SolidWorks建模设计数据流程简介

巡边雕刻机通过分析可以了解所设计结构的静刚度是否满足设计要求。前处理前处理包括巡边雕刻机模型的建立、简化与导入, 材料及接触面定义, 网格化分, 约束和载荷的施加等。在SolidWorks中首先将巡边雕刻机模型中的连接紧固件去掉, 因为在结构受力时, 这些零件上将承受很大应力, 在结果显示中这些部位将突出显示, 从而削弱真结构静力分析巡边雕刻机模型正关心的部位受力情况的显示效果。另外, 步进电动机及步进电动机架等非主要承载特征也应去除, 最后生成静力分析巡边雕刻机模型。


通过Ansys 在 SolidWorks中嵌入的AnsysWork?benchEnvironment(AWE)接口菜单将此巡边雕刻机模型直接导入AWE。这种方法使得巡边雕刻机模型的导入更加快捷在数控雕刻机的机械结构中, 主要的支撑零件包括底部前、后板,立柱,Z 轴上下板,各轴的滑块)材料选择铝合金, 其密度10- 6kg/ mm3, 杨氏模量71GPa, 泊松比0.33。各轴圆柱导轨的材料选择结构钢,其杨氏模量200GPa, 泊松比0.3, 密度7.85? 10- 6kg/mm3。由于AWE对SolidWorks装配巡边雕刻机模型的装配面有自动识别功能,一般在 SolidWorks 中的装配面在AWE中将被默认定义为 bonded。


如果需要重新定义可以通过Connections工具进行修改, 静力分析选默认值即可。网格划分时应注意要分析的关键部位, 如各轴圆柱导轨在划分时应使网格均匀规则。可以在简化巡边雕刻机模型时将其上的螺孔去除,使其成为规则的几何形体。可以看到网格划分后共生成15245个节点和14769个单元,如图3a所示。打开 Newanalysis工具, 建立 Static structural仿真。将底部连接板的2个底面约束为Fixed support。在主轴电动机的下端施加Remote force, 大小为100N, 方向沿Z轴向上。静力分析网格划分与变形点击 Solve 进行求解。在 Solution 中添加 Total Deformation 和 Equivalent Stress观察机构受力后的应力与应变响应情况。


计算结果可以看到在主轴受力后, 机构应力较大区域主要在各轴圆柱导轨上, 因此为了提高圆柱导轨的强度, 我们选用了外径20mm的轴承钢作为导轨。机构整新技术新工艺数字技术与机械加工工艺装备,结构动力学分析在结构动态分析中, 将结构谐响应分析作为主要分析内容, 考察机床的固有频率。如果机床的固有频率与切削时主轴上的切削力激振频率接近, 则机床易引起共振, 机构变形量较大, 影响加工精度。一般认为, 机械结构的固有频率越高, 动刚度越好。前处理在进行结构动力学分析时,由于巡边雕刻机模型实体的具体结构和质量与机构的震动特性有很大关系, 因此在简化巡边雕刻机模型中保留了各轴步进电动机架并用相等质量的立方体代替步进电动机。丝杠部分在传动中只承受轴向力, 可以用圆柱连杆代替, 其结构在巡边雕刻机模型的接触面中将圆柱导轨与衬套之间设定为摩擦接触(Frictional) ,摩擦因数为 0.03,其余各面为Bonded网格划分与静力分析时基本相同。

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