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摘 要

C6136车床尾座支架是用于支撑C6136车床的光杠，丝杠以及开关的零件。本选题是基于钻C6136车床尾座支架三个轴孔的夹具设计，并通过建立夹具有限元模型，正确分析切削力、夹紧力作用下的夹具受力情况。利用ANSYS软件进行静态线性分析，并对夹具进行结构优化设计。本文借助SolidWorks和ANSYS Workbench软件及其扩展模块，主要研究了以下内容:

1. 利用三维绘图软件SolidWorks建立钻夹具的三维模型，并且在SolidWorks中对夹具进行了装配，实现了参数化建模。
2. 将夹具装配体模型存储为.x_t格式后，导入到ANSYS Workbench中进行有限元分析。
3. 通过ANSYS Workbench对钻夹具进行应力和应变分析，根据夹具材料的强度的形状进行优化设计。在保证所研究对象总体结构不变的同时，使体积最小化，尽可能地寻找对整体结构强度不产生负面影响的可去除面积，使夹具轻量化。

关键词：夹具 静力结构分析 ANSYS Workbench 优化设计

Abstract

C6136 lathe tail seat bracket for supporting the light bar of C6136 lathe, screw and switch parts. This topic is based on the fixture design of drilling C6136 lathe tailstock support three shaft hole, and through the establishment of finite element model of fixture, the correct analysis of the cutting force, the clamping force of the clamp force. Using ANSYS software for linear static analysis, and the fixture structure optimization design. In this paper, with the help of SolidWorks and ANSYS Workbench software and its extended module, mainly to study the following contents:

1. using the 3D drawing software SolidWorks to establish the 3D model of the drilling jig, and the fixture was assembled in SolidWorks, and the parametric modeling was realized.
2. the fixture assembly model is stored as.X_t format, and then imported to Workbench ANSYS for finite element analysis.
3. through ANSYS Workbench to drill jigs for stress and strain analysis, optimized design according to the shape of the material clamp strength. In ensuring the overall structure of the object invariant at the same time, minimize the volume, as far as possible to find the strength of the whole structure does not produce a negative impact on the area can be removed, the fixture lightweight.

Key words: fixture static structure analysis ANSYS Workbench optimization design

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 选题背景及意义 1

1.3 有限元理论 2

1.3.1 有限单元法的产生和发展 2

1.3.2 有限元在结构优化设计中的应用 3

1.4 ANSYS Workbench 概述 3

1.4.1 ANSYS 软件概述 3

1.4.2 ANSYS Workbench 简介 4

1.4.3 DS 结构分析流程 4

1.5 结构静力分析概述 6

第二章 钻床夹具静态有限元分析 8

2.1 引言 8

2.2 钻床夹具结构特点 8

2.3 钻模三维实体模型建立 9

2.4 工况分析 10

2.4.1 切削力计算 10

2.4.2 夹紧力计算 11

2.4.3 许用应力的确定 12

2.5 前处理 13

2.5.1 单元属性 13

2.5.2 定义材料属性 13

2.5.3 单元网格划分 13

2.5.4 接触对创建 15

2.5.5 载荷与约束的施加 16

2.6 求解与后处理 17

2.7模具的有限元结果分析 18

2.8 本章小结 19

第三章 夹具的优化设计 20

3.1 初步优化 20

3.2 最终优化 21

3.3本章小结 25

结 论 26

全文总结 26

研究展望 26

参考文献 29

第一章 绪论

1.1 引言

设计作为产品研制的第一道工序，设计的质量水平，直接关系到产品的质量、性能的好坏、研制周期的长短和技术经济效益。在计算机技术的高速发展的今天，仿真分析和优化方法已经被广泛引入到产品设计过程中，在一定程度上提高了产品设计的质量和效率。设计优化可视化采用图形或图表方式来表现设计优化模型、过程和结果，使原来抽象的数据空间关系变得易于表达和理解，能够有效融入设计人员的知识、经验和创造力，很大程度的提高设计质量和优化效率。

1.2 选题背景及意义

传统设计采用了经验设计与材料力学相互借鉴的方法，为了保证可靠性，设计人员不得不加大安全系数，这就必然导致零件笨重且增加成本；再者，传统设计方法不能全面反映下零件的应力状态，被忽略的局部的应力集中，常常是导致零件易被破坏的一个重要原因。现代优化设计通过对结构进行有限元分析，准确地计算出结构的应力分布和变形，成为分析复杂零件强度和刚度的有力工具。

现在，结构优化设计与有限元技术被广泛应用到如航空、汽车、电子、核科学等各种工程领域，取得了巨大的成功，创造出了巨大的经济效益，推动了各学科的发展及工程设计技术方法的发展。

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