基于NXNastran的锻造操作机夹持力研究

夹持力向右时，夹钳进行夹持动作，反之，夹钳进行松夹动作。2基于摩擦的夹持力理论计算锻造操作机在锻造过程中夹钳会经常旋转，钳口的位置也会随之变化，当钳口处于不同位置时，整个夹持机构也处于不同的的受力情况，即处于不同的力与力矩平衡关系中。大量的分析研究表明，当钳口处于上下垂直状态时，下钳口所受的载荷是各种状态下的最大载荷，夹持机构夹紧锻件所需的T作夹持力最大I。图3为钳口在丁件上下位置垂直状态时，工件基于摩擦的受力分析简图。在图中可以看到、为钳口对丁件的支撑反作用力，在夹持状态下工件有向下掉落的静态趋势，但是工件被卡在上下V型钳口作用力之中，这种作用力抵消了向下滑落的趋势，所以在钳口和工件之间并没有产生静摩擦力。、就是钳口对工件的总支撑力，其水平分力用来表示，垂直分力用N来表示。但是，实际中上下V型钳口在MGL。的力矩作用下会使2N。与2N。作用方向上产生一段距离。钳口会绕着销轴旋转直到平衡位置。这时工件会下垂一个角度，从而钳口和工件会产生相对的摩擦力2F和2。这一转动直到2N和2F；的合力R的作用线通过上钳口的销轴中心，以及22和2的合力R的作用线通过下钳口的销轴中心，从而使钳口转动的力矩消失，工件和钳口处于平衡状态。列M力力矩平衡方程FOR2Y一GOMOGI；一R60可得二下钳口的咬合力为_尺，；R2GLO6TANGOG_尺L；R式中下钳口销轴中心至合力R作用线的垂直距离，66SIN3；6一I下两钳【销轴中心距离；一L件的允许下坠角，可取04。；毋摩擦角，TAN一一；，F钳门引件之问的摩擦系数；钳【_】夹角的一半。根据机构原理计算M央持力FF式中夹持力储备系数；N田图3在垂直位置时T件基于摩擦的受力简图11夹持机构效率；夹持机构力臂比；F一上下钳口咬合力。以上为传统摩擦夹持的计算方法。这种计算方法钳口与锻件实际复杂的接触面被简单的以等效摩擦代替，造成计算结果偏差较大，因此要得出较为准确的夹持力，需进行有限元模拟仿真计算。3夹持机构有限元仿真分析采用商用有限元分析软件NXNASTRAN进行仿真分析，NXNASTRAN是国际上应用最广泛的CAET具，大量的制造厂商依靠其分析结果来设计和生产更加安全可靠产品，得到更优化的设计，缩短产品研发周期。L一十多年来，NASTRAN已经成为了几乎所有国际大企业的工程分析1具，应用领域包括航空航天、汽车、军工、船舶、重型机械设备、医药和消费品等，这也使得其分析结果成为了工业化的标准。对夹持机构最大承载能力的工况进行有限元分析，锻件重量为180T，重力矩4000KN1TI。有限元网格模型如图4。采用自由网格划分，整个夹持机构模型共划分为85496个节点，41258个单元。在发生接触的区域设置面面接触对，包括钳口与锻件、钳臂与钳口、钳臂与钳壳、连杆与钳臂、推杆与连杆等接触面，接触算法选用罚函数法I。钳口与锻件接触面摩擦系数按热T件与辊道摩擦系数取值图4夹钳机构有限元网格模型文章编号1672一OL21201503006504确阚田爪极热锻模具失效机理的数值模拟与实验研究张智超，张光亮，张涛台州学院浙江省工量刃具与深加工技术研究重点实验室，浙江台州318000摘要针对爪极热锻模具寿命低、耗费大的问题，对热锻成形过程进行金属变形、温度以及模具应力和磨损等有限元分析。为验证有限元分析结果，对实际失效热锻模具进行微观组织和力学性能实验分析。有限元预测的模具受力、磨损和温度与实验结果吻合较好，共同揭示了上模因应力集中开裂失效、下模因磨损和高温软化导致塑性变形失效的机理。关键词锻造成形；爪极；热锻模具；有限元分析中图分类号TG3152文献标识码ADOI1016316JISSN16720121201503019爪极锻造成形属于高筋类锻件，爪部模膛充填相当闲难，容易形成折叠等缺陷。因此国内学者对爪极的成形1艺做了大量的研究。肖红生、汪晨、张质基金项目国家自然科学基金资助项目51404158收稿日期201504一LL通讯作者张光亮1979一，男，讲师，博士，从事金属塑性成形数值模拟1研究夹持机构力学模型，分析垂直夹持锻件的受力情况，特别是考虑锻件下倾的影响，推算出夹TJJ计算公式。2建夹持机构的有限元模型，分别计算多种夹持力情况下锻件的下倾幅度以及零部件的强度应力。结合判别夹持失效条件即锻件下倾角度不能超过4。以及零件材料的百J服强度，得180FF4000KNM操作机的最优夹持力为1060T。【参考文献】【1J高俊峰我快锻液压机的发展现状咖锻压技术，2008，3361一S良等分析总结了冷锻、热锻的缺点，提出温锻塑性成形技术并采用有限元模拟分析了爪极零件温锻成形的可行性，对模具和工艺设计具有指导意义。洪顺章、曾振鹏对爪极成形的难点和容易出现的缺陷进行分析，提了高速挤压成形工艺以减小摩擦系数，提高爪尖充型效果。滕来、王飞、郭成等【31针对爪极的结构特点和成形难点，提出了热挤压、折弯和冷精整为主的温冷成形工艺，采用有限元模拟分析和工艺2】王江波，王建，候立萍莱俐40T锻造操作机钳臂断裂分析卜J改进LJ1莱钢科技，2007，623253孟宪国，冯长儒锻造操作机钳几夹持力和央紧缸能力的计算FJ1一重技术，2006，2134】杨文玉，杨楠重载操作机夹持装置性能分析J1_锻压装备卜J制造技术，2008，43244475】陈高杰锻造操作机钳臂结构疲劳分析D】大连大连理大学，20096王红，张涛，杨文K。锻造操作机夹持界面接触力学数值分析JJ_锻压装备与制造技术，20L0，17781【7】刘松柏，邓华，何竞匕巨重载夹持装置动态夹持力建模承载能力分析J1现代制造I程，2010，1LO7L11STUDYONCLAMPINGFORCEOFFORGINGMANIPULATORBASEDONNXNASTRANLIWEITECHNIQUECENTER，TAIYUANHEAVYINDUSTRYCO，LTD，TAIYUAN030024，SHANXICHINAABSTRACTTHEFINITEELEMENTMODELHASBEENESTABLISHEDTOTHECLAMPINGMECHANISMBYUSEOFNXNCONSIDERINGTHEBOTTOMINCLINATIONANGLEOFFORGINGSANDTHESTRENGTHOFWORKPIECE，THEWORKINGCONDITIONHEAVYLOADINGOFVARIOUSDIFFERENTCLAMPINGFORCESHASBEENANALYZEDTHENTHEOPTIMALCLAMPINGFORCEOBTAINEDTHE