基于有限元分析的轨道客车墙板夹持点位置优化设计

作者:沈健 刊名:长春师范大学学报 上传者:计志兰

【摘要】在轨道客车墙板焊接生产线上,可采用真空吸盘吸持大型不锈钢薄板。因为大型薄板零件在吊装过程中受重力作用会产生变形,不合理的真空吸盘夹持位置与操纵将引起尺寸及形状上的永久变形,从而产生废品。实际经验表明,夹持金属薄板零件的真空吸盘在工件上的位置,对零件的变形和对提高运输生产效率都有重大的影响。因此需要对夹持点的合理化分布和薄板的弹性变形进行分析计算。本文使用有限元分析软件SolidWorks Simulation对大型不锈钢墙板的吸持点位置进行了力学分析和优化设计。

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有限元分析软件SolidWorksSimulation的设计情形可以对零件进行参数化分析。结果(比如位移或应力)能以设计变量的函数进行图表显示。设计情形可以运行多个算例,目的是获得能够用于优化设计的趋势。设计算例特征针对每个情形(参数组合),自动生成并运行多个算例。所有情形的全部计算结果都将被保存。1设计参数示意图在图1中,真空吸盘夹具正在吸持大型不锈钢墙板。该真空吸盘夹由10只吸盘和主、副横梁组成。真空吸盘安装在副横梁上,副横梁可以在主横梁上左右移动并通过锁紧把手锁紧位置。真空吸盘可以在副横梁上前后移动并通过锁紧把手锁紧位置。图1中的参数1、参数2、参数3表示的是真空吸盘在大型不锈钢墙板上的位置坐标。位移2(探测点)表示在进行参数化算例分析时,需要反馈该点的位移结果。图1设计参数示意图2设定设计变量表1设计变量名称类型数值单位参数1Rangewithstep最小:1450最大:2300步长:100mm参数2Rangewithstep最小:300最大:900步长:100mm参数3Rangewithstep最小:700最大:1000步长:100mm3设定监视传感器表2监视传感器传感器名称条件界限单位算例名称应力1MonitorOnly--算例1位移1MonitorOnly--算例1位移2MonitorOnly--算例14传感器的参数化算例分析结果运行有限元分析,计算监视传感器结果。图2为应力1监测结果,图3为位移1监测结果,图4为位移2监测结果。图2应力1监测结果图3位移1监测结果5分析优化将传感器的参数化算例分析数值结果输入到Excel电子表格中并生成折线图表。分析结果如图5应力位移图所示。经分析,在第261种情形下,最大位移最小,计算结果如表3所示。第261种情形下的应力云图如图6所示。图5应力位移图图6应力云图6结论有限元分析结果表明,当参数1等于1450mm,参数2等于800mm,参数3等于1000mm时,不锈钢薄板的整体变形和应力最小。当真空吸盘在该位置吸持不锈钢薄板时,薄板的变形处于最优状态。基于有限元分析的轨道客车墙板夹持点位置优化设计@沈健$长春轨道客车装备有限责任公司国凯子公司!吉林长春130000在轨道客车墙板焊接生产线上,可采用真空吸盘吸持大型不锈钢薄板。因为大型薄板零件在吊装过程中受重力作用会产生变形,不合理的真空吸盘夹持位置与操纵将引起尺寸及形状上的永久变形,从而产生废品。实际经验表明,夹持金属薄板零件的真空吸盘在工件上的位置,对零件的变形和对提高运输生产效率都有重大的影响。因此需要对夹持点的合理化分布和薄板的弹性变形进行分析计算。本文使用有限元分析软件SolidWorksSimulation对大型不锈钢墙板的吸持点位置进行了力学分析和优化设计。有限元;;轨道车辆;;薄板;;真空吸盘;;位置优化[1]唐寅,易红.冲压加工中薄板零件夹持与操纵的研究[J].东南大学学报,2000,30(3):61-64. [2]机械工程师手册编委会.机械工程师手册[M].3版.北京:机械工业出版社,2007. [3]林正英,沈斌.车身覆盖件的夹持位置优化研究[J].计算机工程与应用,2009(19):220-223.

参考文献

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