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2012年PLM征文:基于Pro/Mechanica的转杯纺纱机筒子架结构分析与优化设计

2012/11/1    来源:e-works    专家:吴云珍  白连科  陈祥  段建芳      
关键字:转杯纺筒子架  Pro/Mechanica  结构分析  设计优化  
基于Pro/E集成的Pro/Mechanica有限元分析模块的特点及强大功能,分别对JWF1612转杯纺纱机筒子架部件的左右臂采用两种不同的材料设计方案进行结构性能分析,通过分析最终采用YL112压铸铝材料方案,并对其设计特征进行了优化,实现了产品设计降成本之目的。

前言

    转杯纺筒子架是转杯纺纱机重要的卷绕支撑部件,该装置采用弹簧加压和气动抬起机构,实现自动抬筒(纱筒圈绕满筒或纱线断头时)。我公司在JWF1612转杯纺纱机筒子架部件的优化设计中,为了达到降成本目的,欲将筒子架部件中左臂、右臂的材料从Q235A冷轧钢板改进为YL112压铸铝,并对其结构进行优化。

    紧密集成于Pro/E的Pro/Mechanica是集静态、动态结构分析于一体的有限元分析模块,能够模拟真实环境为模型施加约束及载荷,测算模型的应力、应变、位移等参数,实现静态、翘曲、疲劳、频率、振动等分析,适用于产品开发过程中的所有设计人员。该软件不仅易于使用,而且功能强大,可帮助预测设计在实际运行情况下的性能,以及发现问题,并在制造样机、加工模具前纠正这些问题。

    本文利用Pro/Mechanica有限元分析模块对筒子架部件进行结构分析,在保证其结构强度前提下,提出优化设计方案。

1 筒子架模型创建

    在Pro/E软件环境中,建立筒子架部件的三维装配模型(图1),为分离提取分析模型做准备。

筒子架部件的实体模型图

图1 筒子架部件的实体模型图

2 筒子架结构分析

    2.1 简化模型

    由于主要改进与分析对象是筒子架部件中的左臂和右臂,所以将与其无关的零件或特征隐含(或删除)。简化后的分析模型如图2所示。

简化模型(左为Q235A冷轧钢板设计方案,右为YL112压铸铝设计方案)

    图2 简化模型(左为Q235A冷轧钢板设计方案,右为YL112压铸铝设计方案)

    2.2 分配材料

    筒子架分析模型所用到的材料有:YL112压铸铝、Q235A冷轧钢板、60Si2Mn弹簧钢板1.2mm,其材料力学性能(见表1)。根据所提供的数据分别定义各材料,并分配添加到分析模型中。

    表1 材料力学性能

材料力学性能

铝合金压铸件壁厚与抗拉强度(MPa)及比重的关系

    图3 铝合金压铸件壁厚与抗拉强度(MPa)及比重的关系

 

责任编辑:程玥
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