[发明专利]一种转台台面受力变形分析方法

说明书

1、所属技术领域

本发明属于CAD/CAE技术领域，涉及一种转台台面受力变形分析方法。

2、背景技术

生产中，转台是机床的附件之一，其功能可以承载被加工工件作回转运动，工件的加工精度取决于转台的台面的回转精度，由于转台的台面在回转过程中会受到工件的重力、外在的驱动力及转台自身的重量的影响，导致转台台面的工艺结构在工作过程中会发生一定的微变形量，该微变形量直接制约被加工件的加工精度。

3、发明内容

为了减小台面微变形量对转台工作性能和工件加工精度的影响，本发明提出一种转台台面的受力变形分析方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先依据陕西理工学院机制实验室的转台实体，进行台面的数据测量；

2)根据测取的台面数据，采用CAD软件Pro/ENGINEER建立转台台面参数化的几何模型；

3)将CAD转台台面参数化的几何模型存成IGES格式文件；

4)把转台台面的IGES格式文件导入CAE软件ANSYS中，设定相关的属性参数；

5)在CAE软件中对转台参数化几何模型进行网格划分；

6)在CAE软件中根据转台台面的实际工作条件，设定约束条件和施加载荷；

7)在CAE软件中进行求解计算，观察分析结果。

其具体的步骤如下：

第一步，测绘转台台面的尺寸

依据陕西理工学院机制实验室的转台实体，进行台面的数据测量，并进行及相应的数据计算，具体参数：工作台台面直径：250mm；工作台面的厚度：50mm；工作台面的最大回转速度：11r/min；台面水平最大承载能力5000kg；台面连接轴直径32mm，长度60mm；台面“T”型槽的深度18mm，上宽度12mm，下宽度22mm；回转工作台台面材料：45钢；台面回转最大角速度：1.1618rad/s；

第二步，转台台面参数化建模与文件存储

根据测取的台面数据，采用CAD软件Pro/ENGINEER建立转台台面参数化的几何模型，并存储成IGES格式文件；

第三步，台面参数化模型的导入

把转台台面的IGES文件导入CAE软件ANSYS中，单元类型的选择选择Solid92，定义转台台面的材料特性，台面的材料为45钢，拟定弹性模量为2.06e11pa，泊松比为0.3，密度为7800kg/m3均为各向同性材料；

第四步，转台模型的网格划分

根据网格划分的原则，单元形状为三角形单元，采用手动自由网格划分，在单元大小设置选项卡中设置SIZE Element edge length为0.020，考虑到实际情况，应增加单元个数，以求算出精确的受力情况，这里选用单元长度为20，如果选用单元长度为10则单元数太多计算太耗时，整个网格划分，控制单元形状尽可能规则，避免形状畸形，划分完毕后共有650000个单元；

第五步，设定约束条件和施加载荷

设定约束条件：台面下端面上的轴与机座上孔座的内圆周面固定，此处限制了X轴方向，Y轴方向，而可以绕Z轴旋转；台面底部中心平面与蜗轮固定处，此约束为完全约束，即X轴方向，Y轴方向，Z轴方向完全被约束死，因为此处是用螺栓将台面与蜗轮完全固定的；台面底部边缘与机座处，此处底座起到一个支撑台面的作用，因此需要施加Z轴方向的位移；台面T型槽与螺母固定处，将此处简化为T型槽上底面的Z方向约束；因为台面上表面受工件对其压力，同时考虑到简化分析施加载荷，因此选择对工作台整个台面加载均匀分布载荷。最终确定在Z轴方向上施加均匀载荷；

第六步，进行求解计算及结果显示

通过Solution进入自动求解过程，完成求解进程；通过ANSYS计算，分别显示了不同部位的应力大小，从图中可以看出应力的最大点出现在台面下底面凹槽圆弧过度处，出现危险点，有可能产生应力集中。与实际情况也比较相符；T型处受力也较大，主要体现在棱角处，与实际情况相吻合；最小应力出现在台面边缘最厚的地方，实际中该处几乎不受力，因此符合实际。

4、附图说明

图1为本发明的技术路线图；

图2为本发明转台台面参数化的几何模型；

图3为本发明转台台面网格划分后的模型；

图4为本发明转台台面求解后的变形结果；

图中，1-转轴；2-台面；3-中心孔；4-T型槽。

5、具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。