機(jī)床基礎(chǔ)鑄件有限元分析時(shí)的模型簡(jiǎn)化

王飛

摘 要：大型鑄件的鑄造圓角和后期加工的固定螺紋孔等細(xì)節(jié)，增加了計(jì)算時(shí)間和難度，因此有必要對(duì)這些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行單獨(dú)分析。

關(guān)鍵詞：機(jī)床基礎(chǔ)鑄件；有限元分析；模型簡(jiǎn)化

引言

機(jī)床的基礎(chǔ)鑄件因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、鑄造和加工困難以及多種受力情況綜合影響等因素，最好在設(shè)計(jì)之初就引入計(jì)算機(jī)模擬檢驗(yàn)技術(shù)。鑄造圓角和后加工的固定螺紋孔等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)增加了計(jì)算時(shí)間和難度，甚至影響大型鑄件整體分析和優(yōu)化的順利進(jìn)行。因此有必要對(duì)這些結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行預(yù)分析，視分析結(jié)果對(duì)大型鑄件進(jìn)行簡(jiǎn)化。

1 驗(yàn)證圓角對(duì)位移的影響

選擇L形的實(shí)體進(jìn)行分析。固定左下角的端面，在上平面施加相同壓力，在拐角處分別設(shè)置0、1、5、10mm 4種尺寸的倒角，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，得出4組數(shù)據(jù)填入統(tǒng)計(jì)表格（表1）。

由統(tǒng)計(jì)表格（表1）可知，在相同的模型結(jié)構(gòu)、外力載荷、網(wǎng)格劃分精度下，倒角大小對(duì)零件變形的影響不大，但是對(duì)最大應(yīng)力的影響較大。因此在最大位移分析、整體剛性分析、固有特性分析時(shí)，可以忽略機(jī)床基礎(chǔ)鑄件中R10以下的倒角。

2 驗(yàn)證網(wǎng)格密度對(duì)位移的影響

選擇相同實(shí)體分析，進(jìn)行2到6不同密度的網(wǎng)格劃分，施加相同的約束和載荷，統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表2）。

由統(tǒng)計(jì)表格（表2）可知，在相同的模型結(jié)構(gòu)、外力載荷下，網(wǎng)格劃分的精度對(duì)零件變形和最大應(yīng)力的影響都不大。因此在模擬分析時(shí)，可以按照需求選擇適當(dāng)不同的網(wǎng)格劃分的精度。

3 驗(yàn)證加工孔對(duì)位移的影響

建立一個(gè)懸臂梁結(jié)構(gòu)，固定梁的一端，在上平面施加均勻載荷。梁的中間作一排圓孔，孔的大小從直徑4mm到30mm以2mm為間距進(jìn)行不同的計(jì)算。記錄各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并形成圖表（表3）。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)表（表3）可知，懸臂梁的開(kāi)孔直徑尺寸小于10mm時(shí)，對(duì)整個(gè)梁的唯一影響不大，可以忽略機(jī)床基礎(chǔ)鑄件中直徑10以下的孔。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)機(jī)床主要鑄件的優(yōu)化設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷完善的過(guò)程，為了減少不必要的工作量和縮短技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間，有必要對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化處理。通過(guò)以上幾種常見(jiàn)結(jié)構(gòu)及因素的分析計(jì)算，可以有效地簡(jiǎn)化模型，對(duì)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行，有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：大連機(jī)床（數(shù)控）股份有限公司）