加工中心夹具装夹变形分析的意义和有限元技术
4.1装夹变形分析的意义
机械加工行业的未来是面向智能化、数字化、柔性化的，其中数字化设计及制造是制 造业的核心。目前越来越多的传统机床已被淘汰，取而代之的则是加工中心的运用，而加 工中心则是数字化制造的具体体现，它的夹具夹持，进给数据及加工程序都是由计算机来 完成，大大的降低人力成本和人为错误的概率。这一大特点使得在加工前的准备工作中， 各项操作环节可以量化、可控化，其中表现为加工中心的动力源为气动或液压。此外，航 空类零件制造中，类壳体、泵体类零件较为常见，通常它们结构复杂，精度要求高。加工 时对夹具的各方面要求很高。具体表现在装夹应力容易使刚性差的薄壁部分引起超过允许 范围的变形；对于加工中心而言，往往一次性进行多道加工程序，加工完成的部分往往会 作为加工固定部分而被夹具夹持，能否保证材料及结构确定的情况下，加工所受的夹持力 不会使零件超过变形要求，是本文要讨论的。为了解决加工变形问题本文同样以一组夹具 在某道工序上加工的零件为例，对其进行仿真分析，得出夹紧力数据，为气动及液压动力 源的加工中心夹具做数据参考。因此本文对航空制造中在加工中心机床上加工的产品具有 较强的指导意义，为这类制造提供新的思路及方法。
4.2有限元技术
有限元思想早出现在20世纪40年代初，这一思想经过了 20年的孕育，终于在美 国克拉夫的一篇论文中被正式提名。随后的10年内，有限元法在理论上基本成熟，并且 开始出现有限元分析软件。这一方法的起源有着浓厚的工程应用背景|381，在这一思想出 现之前，英美国家的飞机制造业发展迅速，飞机结构的不断改进对人们认识飞机静态及动 态特性提出了迫切要求，因此分析人员不得不寻找更适合的分析方法，于是提出有限元思 想以解决这一问题。
有限元法也叫有限单元法，顾名思义是将连续的结构划分成有限个单元格，每个单元 格设定有限个节点，这样构成一个由体、单元、节点构成的有限集合的整体。结构离散后， 将节点值作为基本的未知量，并在每一单元中假设一近似插值函数，以表示单元函数分布 规律，进而用力学中的变分原理建立求解未知量的方程[39]。一经求解就可以利用解得的 节点值和设定的插值函数来确定单元以上以至整个集合体上的场函数1401。有限元求解程 序内部过程可以从图4.1上看出。
近几年来，有限元法也成为解决工程实际问题的重要工具，应运而生地开发了很多有 限元软件。常用的有结构分析程序sap(structural analysis program)，自动动力增量非线 性分析有限元程序 adina(a finite element program for automatic dynamic increment nonlinear analysis),自动动力分析 aska(automatic system kinematic analysis)，nasa 结构分析程序nastran(nasa structural)和ansys软件。本文采用ansys12.0对待加 工零件进行夹持变形分析，得出夹紧力参考取值范围，为液压、气压夹紧提供必要数 据支持。
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4.2有限元技术
有限元思想早出现在20世纪40年代初，这一思想经过了 20年的孕育，终于在美 国克拉夫的一篇论文中被正式提名。随后的10年内，有限元法在理论上基本成熟，并且 开始出现有限元分析软件。这一方法的起源有着浓厚的工程应用背景|381，在这一思想出 现之前，英美国家的飞机制造业发展迅速，飞机结构的不断改进对人们认识飞机静态及动 态特性提出了迫切要求，因此分析人员不得不寻找更适合的分析方法，于是提出有限元思 想以解决这一问题。
有限元法也叫有限单元法，顾名思义是将连续的结构划分成有限个单元格，每个单元 格设定有限个节点，这样构成一个由体、单元、节点构成的有限集合的整体。结构离散后， 将节点值作为基本的未知量，并在每一单元中假设一近似插值函数，以表示单元函数分布 规律，进而用力学中的变分原理建立求解未知量的方程[39]。一经求解就可以利用解得的 节点值和设定的插值函数来确定单元以上以至整个集合体上的场函数1401。有限元求解程 序内部过程可以从图4.1上看出。
近几年来，有限元法也成为解决工程实际问题的重要工具，应运而生地开发了很多有 限元软件。常用的有结构分析程序sap(structural analysis program)，自动动力增量非线 性分析有限元程序 adina(a finite element program for automatic dynamic increment nonlinear analysis),自动动力分析 aska(automatic system kinematic analysis)，nasa 结构分析程序nastran(nasa structural)和ansys软件。本文采用ansys12.0对待加 工零件进行夹持变形分析，得出夹紧力参考取值范围，为液压、气压夹紧提供必要数 据支持。
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