论文题目: 真空吸附夹具的有限元分析和优化设计
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 梅飞
导师: 汤文成
关键词: 真空吸附夹具,有限元分析,结构优化,切削力
文献来源: 东南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 研究关于真空吸附夹具的设计方法,引入CAE方法,对真空吸附夹具进行静力变形分析和优化等,能够有效降低产品的开发成本,缩短产品的研制周期,提高产品的质量和可靠性。本文利用通用化有限元分析软件ANSYS作为分析工具,对不同零件板大小情况下对应的真空吸附夹具进行了有限元静力分析和优化。分析了真空吸附夹具的系统结构,介绍了其设计方法。采用基于APDL语言的参数化建模方法,以壳单元和块单元为主,分别建立其有限元模型。通过静力分析给出了不同规格的真空吸附夹具其零件板变形情况。以真空吸附夹具的密封槽宽B、槽深H和零件板边缘到密封槽外侧距离C这三个量为设计变量,进行形状尺寸的优化设计,提高其工作性能。并考察了加装加强筋时对真空吸附夹具性能的影响。研究薄板零件的变形原理,通过建立不同的模型并进行有限元计算,得到不同规格真空吸附夹具其零件板的翘曲值,最终推导出满足真空吸附夹具吸附要求的零件板大小,厚度之间的关系。最后,分析零件板切削力的产生原理,简要计算真空吸附夹具在工作状态下产生的切削力,将其加载到原始模型上,研究切削力对零件板加工变形的影响。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 CAE技术的研究现状
1.2.1 有限元技术研究现状
1.2.2 结构优化的研究现状
1.3 课题的背景及研究意义
1.4 本文的研究内容及章节安排
第二章 真空吸附夹具的设计
2.1 真空吸附夹具介绍
2.2 真空吸附系统的结构
2.3 真空吸附夹具的设计
2.4 本章小结
第三章 真空吸附夹具的静力分析
3.1 静力分析的主要任务
3.2 有限元接触算法
3.2.1 接触问题概述
3.2.2 接触问题的有限元算法
3.2.3 ANSYS接触分析介绍
3.3 橡胶材料的有限元分析
3.4 有限元模型的建立
3.4.1 几何模型
3.4.2 有限元模型
3.4.3 力学模型
3.5 静力分析结果
3.5.1 尺寸880×880×1mm板变形图
3.5.2 尺寸600×600×1mm板变形图
3.5.3 尺寸290×290×1mm板变形图
3.5.4 静力分析结论
3.6 本章小节
第四章 真空吸附夹具的优化设计
4.1 结构优化算法概述
4.1.1 设计变量
4.1.2 约束条件
4.1.3 目标函数
4.1.4 结构优化算法
4.2 ANSYS软件中的优化设计
4.2.1 优化设计步骤
4.2.2 优化方法
4.3 优化设计的主要任务
4.4 硬度71 下的优化结果
4.4.1 设计变量槽宽B优化结果
4.4.2 设计变量槽深H优化结果
4.4.3 设计变量为板边缘到槽的距离C优化结果
4.5 硬度65 下的优化设计结果
4.5.1 设计变量为槽宽B优化结果
4.5.2 设计变量为板边缘到槽的距离C优化结果
4.6 优化设计结果分析
4.7 优化分析结果检查
4.8 板上安装加强筋对零件变形的影响
4.9 本章小结
第五章 可装夹零件板的大小，厚度之间的关系
5.1 零件板变形原理
5.1.1 薄板弯曲的基本假定及简化
5.1.2 弹性曲面的微分方程
5.1.3 四边简支矩形板
5.2 不同分析模型的建立
5.3 有限元分析结果
5.4 计算结果分析
5.5 可装夹零件板的大小，厚度之间的关系
5.6 本章小结
第六章 零件板加工变形分析
6.1 铣刀切削原理
6.2 切削力计算
6.2.1 键槽铣刀切削力计算
6.2.2 端面铣刀切削力计算
6.2.3 吸附力计算
6.3 有限元模型的建立
6.4 有限元分析结果
6.4.1 880×880×1 板的计算结果
6.4.2 600×600×1 板的计算结果
6.4.3 290×290×1 板的计算结果
6.5 计算结果分析
6.6 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 论文的主要工作
7.2 展望
致谢
参考文献
发布时间: 2007-06-11
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