[发明专利]热卷螺旋钢弹簧成形工序的有限元分析方法

摘要

一种热卷螺旋钢弹簧成形工序的有限元分析方法：1对弹簧成形设备进行简化，建立心轴、咬块、导向轮、加紧轮、收尖轮模型，确定其相对位置，并建立棒料的有限元模型；2定义接触体和接触关系；3定义心轴旋转运动和轴向运动的关系：旋转运动和轴向运动均定义为时间T的函数，将时间参数设定为T_i，在T_i时间段的螺距为P_i，心轴的旋转角度为θ，旋转速度为ω，则心轴旋转运动和轴向运动的运动方程为：；4建立计算并查看结果建立好CAE模型并提交计算，卷制成形后的模型。本方法以虚拟的制造过程代替物理样机的制造过程，用于指导热卷螺旋钢弹簧的卷制成形工艺，提高新产品的试制效率，降低新产品试制成本。本方法适用于模拟任意直径的螺旋圆柱钢弹簧。

主权项

一种热卷螺旋钢弹簧成形工序的有限元分析方法，其特征在于：1)对弹簧成形设备进行简化，建立心轴、咬块、导向轮、加紧轮、收尖轮模型，确定其相对位置，并建立棒料的有限元模型；2)定义接触体和接触关系：将心轴、咬块、导向轮、加紧轮、收尖轮定义为刚体，棒料定义为柔性体，将棒料分为5部分，分别为机头、机尾、弹簧中间部分分为三部分，分别为弹簧中间M、弹簧中间M‑1和弹簧中间M‑2，在弹簧成形过程中，刚体和柔性体之间的接触关系如下：机头和咬块定义为粘接关系G，机头和心轴定义为接触关系T，机头和导向轮定义为接触关T；弹簧中间M‑1和机头定义为粘接关系G，弹簧中间M‑1和心轴定义为接触关系T，弹簧中间M‑1和导向轮定义为接触关系T；弹簧中间M和机头定义为接触关系T，弹簧中间M和心轴义为接触关系T，弹簧中间M和导向轮定义为接触关系T，弹簧中间M和加紧轮定义为接触关系T；弹簧中间M‑2和机尾定义为粘接关系G，弹簧中间M‑2和心轴定义为接触关系T，弹簧中间M‑2和导向轮定义为接触关系T，弹簧中间M‑2和加紧轮定义为接触关系T；机尾和弹簧中间M定义为接触关系T，机尾和弹簧中间M‑2定义为粘接关系G，机尾和心轴定义为接触关系T，机尾和导向轮定义为接触关系T，机尾和加紧轮定义为接触关系T；3)定义心轴旋转运动和轴向运动的关系：旋转运动和轴向运动均定义为时间T的函数，将时间参数设定为T_i，在T_i时间段的螺距为P_i，心轴的旋转角度为θ，旋转速度为ω，则心轴旋转运动和轴向运动的运动方程为：$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\θ}=\mathrm{\Σ}2\mathrm{\π\ω}{T}_i\\ y=\mathrm{\Σ}{P}_i*T_i\end{array}\right.$4)建立计算并查看结果：建立好CAE模型并提交计算，卷制成形后的模型。