刘功臣升降辊床作为一种新型输送设备,具有高速、稳定、易于维护等优点,在各汽车焊装车间得到了广泛应用。文章对辊床连杆摇臂结构进行动力学分析,在此基础上针对摇臂结构进行结构拓扑优化,改善机构应力应变并提升疲劳寿命。
标签:升降辊床;摇臂结构;有限元;拓扑优化;疲劳寿命
引言
“冲压、焊装、油漆和总装”被称为当代汽车制造的四大工艺[1],在上汽大众仪征工厂焊装车间,焊接工艺种类多达8至10种,用来转运车身的工艺生产线多达12条,拥有德国KUKA自动化机械臂800多台,工艺过程极其复杂,工位数量繁多。基于曲柄连杆摇臂结构的Siemens高速输送升降辊床的大量应用,极大地提高了生产节拍,使生产线实现了柔性生产,产能得到大幅度提高[2]。
1 辊床结构及动力学分析
人非生而知之者
本文以西门子公司11-0908-1200系列升降辊床为研究对象,主要参数如表1所示。升降辊床主要由底座、升降机構、水平输送辊床和控制系统四大部分组成,实现其升降功能的是一个典型的多连杆机构,并可拆分为两个四杆机构,即前半部分为曲柄连杆摇臂机构[3-4],后半部分为平行四杆机构,因此,在运动学分析计算中可以忽略后半部分的平行四杆机构,仅分析前半部分的曲柄连杆摇臂机构[5](图1)。
网络风云>you商城 为了解曲柄连杆摇臂机构在其运动周期内各构件的受力情况,在Adams软件中创建升降辊床曲柄连杆摇臂动力学仿真模型,施加辊床框架及雪橇、车身的重力负载为13000N,直接作用在前后摇臂上,受力方向始终竖直向下,经求解,后摇臂受到来自连杆的峰值拉力为17588N,在升降辊床从低位向高位运行过程中,摇臂克服负载力并将其向上举升,拉力从峰值开始逐渐降低为0N。
2 辊床有限元仿真分析
对辊床连杆结构进行有限元分析。摇臂的制造原材料为Q235B,建立摇臂模型并导入到ANSYS软件中,网格划分后共得到47478个节点、19295个单元。连杆与后摇臂相连的铰接转动副-单孔摇臂关节轴承处,其转动副处最大受力为17588N,选取此瞬态时刻,对后
摇臂进行静力学分析,施加负载、约束后进行计算,得到其应力、应变分析结果情况如图2所示。
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