重型軋輥磨床頭架主軸頂尖組件的有限元分析

蔡國英

（上海機(jī)床廠有限公司 上海 200093）

重型軋輥磨床頭架主軸頂尖是直接承受工件重力以及頂持反作用力的重要組件，頂尖和工件依靠中心孔內(nèi)錐面的接觸，來保證工件中心與頭尾架中心的一致性。對于不同重量的工件，所使用頂尖的角度以及頂緊力是不一樣的。如何對這兩個技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選擇，長期以來都是在現(xiàn)場按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來解決的。利用Pro/E軟件子模塊Pro/MECHANICA對頭架頂尖進(jìn)行有限元分析，可以在產(chǎn)品設(shè)計之初就能得到相關(guān)的數(shù)據(jù)，用來指導(dǎo)磨床的生產(chǎn)和制造。

1 建立幾何模型

首先采用軟件 Pro/ ENGINEERING建立重型軋輥磨床頭架主軸頂尖組件的幾何模型。在建立幾何模型時，考慮到工件頂持在頭尾架中間，頭尾架的頂尖的受力情況呈對稱型，在建立幾何模型時，為了加快運(yùn)算速度，分析時只取工件的一半進(jìn)行分析。利用Pro/E軟件子模塊Pro/ ENGINEERING建立起頂尖與軋輥工件的幾何模型，如圖1所示。

圖1 頭架主軸頂尖組件幾何模型

2 建立物理模型

建立好幾何模型后，在設(shè)置好頭架主軸頂尖組件的物理屬性、邊界約束條件和載荷之后就可以進(jìn)入求解器進(jìn)行有限元分析求解，計算頭架主軸頂尖組件模型的應(yīng)力和應(yīng)變。建立一個由頂尖彈簧壓力、螺栓預(yù)緊力、頂尖錐面過盈配合量及摩擦力、軋輥工件自重、中心孔之間的摩擦力進(jìn)行綜合考慮的物理模型，如圖2所示。

圖2 頭架主軸頂尖組件物理模型

3 頭架主軸頂尖組件的分析結(jié)果

計算完成后，在Pro/MECHANICA后處理窗口中，就可以提取計算結(jié)果，查看到頭架主軸頂尖組件及各個零部件的應(yīng)力、應(yīng)變等分析結(jié)果。……