有限元在工装治具起拔器设计中的应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着现代生产技术 的迅速发展 ，出现了- 门基于现代数学、力学等多学科理论、借助于计算机技术及先进算法的新型技术- -有限元模拟技术 。该技术的合理应用 ，能够近似模拟计算实际中的产 品及其零部件工程力学问题 。应用该技术不仅可大大缩短产品的设计开发周期 ，而且可提高设计 的成功率和可靠性 -4 3。

工程设备中，许多大型轴、辊子等回转件精度要求较高，而实际使用中的磨床加工范围不能满足要求 。从而设计 了砂带磨 ，使普通机床也能进行磨削加工，从而有效提高了生产效率和速度。然而 ，由于砂带磨的频繁使用，极易出现胶轮或电机损坏 ，需经常更换 。而电机主轴与主动轮 、从动轮与轴承以及轴承与从动轴之问均采用过渡或过盈配合，若直接敲击或通过楔形块拆卸 ，劳动 强度大 ，并且 ，轴承或胶轮受力不平行于其轴线 ，非 常容易使轴承或胶轮轴孔变形或划伤、从动轴损坏，甚至电机主轴损坏。

故为了提高元件利用率 ，缩短维修时问，须设计方便砂带磨拆卸的专用工具。本文利用有限元模 拟分析方法 ，研究设计-种拆卸工具--起拔器 ，通过对初步设计结构的校核验证，逐步改善相应参数，达到最终合理结构，从而有效减少设计周期。

2 起拔器结构设计实际应用中，砂带磨内部主要存在两种装配情况：-是轴承或轴套嵌入孔内(内孑L轴承形式)；二是轴上装配的轴承、轴套或轮等(外轴承形式)。前者又分为盲孔和通孔两种形式。盲孔形式在本厂产品中并未涉及 ，而通孑L形式可采用轴上轴承相 同的拆卸方式 ，故本案主要针对外轴承形式设计 。

根据轴承和轮装配的特点 ，轴承或轮侧面的反作用力直接作用于起拔器的拉钩(或卡盘 、圆套)，再传递至基座 ，这是起拔器最容易出现破坏 的两个元件 。故设计过程 中需要注意 以下两个方面 ：即基座强度(特别是基座臂长的选择)和拉钩承受轴承或轮反作用部位的强度。

因此借助有 限元模拟分析 ，模拟出两种 主要元件在工作过程中的危险部位(即应力集中位置)，进行必要 的加强处理。同时 ，解出受力微小的部位 ，对其进行减重设计 。据此设计出能够满足这两方面强度要求又可以满足不 同拆卸件特点 的可行方案。另外，为了提高零件的强度和使用寿命，重要承载元件可采用多层卞组焊成型 。

考虑不同被拆卸件的直径范围、厚度及其安装特点 ，目前使用的起拔器有三种，拆卸的原理均是拧紧顶丝，通过拉拔机构将轴承等从 轴上硬拉 出来 以达到拆卸 目的。

图 1 卡盘式起拔器及 其起拔 原理 基座；2 卡套；3 顶丝；4 拉力螺杆；5 螺母。

收稿 Et期 ：201 3 04～01作者简介：关凯雁(1 959 )，女，辽宁省辽阳市人，专科，工程师，现从事技术管理和现巢装调试等技术工作。

50 有 色 矿 冶 第 29卷大应力为56.889 MPa；拉爪的最大应力为 44.275MPa。基座中间方体与两臂连接处承受应力最大；而拉爪的钩爪部分是最大应力处，均是危险部位，在设计过程中需要加强。基座中间方体的四个棱角受力很小，拉爪上部与底部受力较小，所以可以加工成圆形或弧形 ，以减轻重量 ，还具有美观性。分析结果与实际情况完全符合。因此 ，对于重要产品、复杂产品，或产品的细节部分 ，在设计过程中，可以利用有限元模拟分析 ，对产品进行充分优化 ，能最大限度的在产前找出可能存在的问题，改善产品质量，提高生产效率，节约成本。

4 结 论本文针对车间现有砂带磨设备问题，提出了三种不同要求的检修工装制具设计方案，并利用有限元模拟方法分析了其中-种方案 ，根据分析结果指出了设计方案需要改进和加强的方面 ，并验证 了有限元模拟与实际工况的吻合性 。而本文所涉及的分析内容仅是该模拟技术的很小-方面 ，还有更为复杂的动态分析 、非线性分析 、接触问题、热 ～结构耦合问题等等。引进该类模拟技术方法，不但可以降低成本，减少失误，还可以提高生产效率，缩短新产品开发周期 。