零件的变形
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solidworks变形压扁
在使用SolidWorks进行实体建模时,常常会遇到需要对零件进行形变的情况。
其中,将某一部分压扁是一种常见的形变方式,本文将为大家分享关于如何在SolidWorks中实现零件的压扁变形。
1. 打开SolidWorks软件并新建一个零件文件。
2. 根据需要,绘制出需要进行压扁变形的零件。
3. 选择“工具栏”中的“扫描、薄壳、拓扑和实体特征”选项。
4. 在弹出的菜单中,选择“弯曲/拉伸特征”。
5. 在设置弯曲/拉伸特征的对话框中,选择“扭曲”选项。
6. 在“扭曲”选项的下拉菜单中,选择“扁平拉伸”选项。
7. 在对话框中设置需要进行压扁的平面,以及需要压扁的比例。
8. 点击“预览”按钮,预览压扁后的零件效果。
9. 完成设置后,点击“确定”完成零件的压扁变形操作。
10. 最后,保存并导出压扁后的零件,即可完成SolidWorks中的变形压扁操作。
通过以上的操作流程,我们可以快速、简单地在SolidWorks中实现零件的压扁变形操作。
当然,在实际的操作中,也可根据需要进行更加细致的设置和调整,以满足不同零件的实际需求。
机械零件变形及矫正方法
机械零件在制造和组装过程中,可能会出现变形的情况。
这些变形会导致零件
的功能和性能受到影响,甚至使整个机械系统无法正常工作。
因此,及时发现和矫正机械零件的变形是非常重要的。
首先,我们需要了解机械零件变形的原因。
机械零件的变形可能是由于材料应力、温度变化、加工误差或装配问题等引起的。
一旦发现机械零件出现变形,我们可以采取以下几种方法进行矫正。
1. 机械矫正:对于小型变形,可以使用机械手工矫正的方法。
通过在变形处施
加适当大小的力或压力,使零件恢复到设计规格。
2. 热处理:对于材料应力引起的变形,可以采用热处理方法。
通过将零件加热
至适当温度,并进行冷却处理,可以消除或减小应力,使零件恢复原状。
3. 水平调整:一些较大的机械零件变形可能需要进行整体调整。
通过在机械系
统中添加补偿件或调整装配结构,可以达到修正变形的目的。
4. 加强设计与制造控制:为了避免机械零件变形的发生,我们需要在设计和制
造过程中注意控制材料的应力分布、温度的影响、加工精度和装配质量等相关因素。
通过优化设计和加强制造过程的质量控制,可以降低机械零件变形的风险。
需要注意的是,在矫正机械零件变形时,我们应根据具体情况选择合适的方法。
对于复杂的机械系统,可能需要专业技术人员进行分析和处理。
同时,我们还应注意不要过度矫正,以免引入新的问题或导致零件损坏。
总之,机械零件的变形对机械系统的性能和可靠性有重要影响。
通过了解变形
原因,并采取合适的矫正方法,我们可以及时修正机械零件的变形,保障机械系统的正常运行。
车辆零件变形的因素车辆零件变形的因素车辆是人们出行的重要工具之一,而它的正常运行离不开各种各样的零件的协同工作。
然而,长时间使用和各种外界因素的影响,常常会使车辆零件发生变形,从而影响车辆的性能和安全。
本文将探讨一些导致车辆零件变形的因素,以便更好地了解和处理这个问题。
第一,温度变化。
温度的变化是导致车辆零件变形的主要因素之一。
当温度升高时,零件的体积会发生膨胀,导致变形;相反,当温度降低时,零件会收缩,也会发生变形。
特别是在极端的高温和低温环境下,这种变形会更加明显。
例如,在高温地区,引擎零件的变形可能会导致拧紧不当,从而影响正常的运行;而在低温地区,车辆零件会因为收缩而变得更加脆弱,易于断裂。
因此,在设计和制造车辆零件时,必须考虑到不同温度下的变形情况,并选择合适的材料和加工工艺。
第二,压力和负荷。
车辆在行驶过程中,会受到各种道路条件和载荷的影响,这也是导致车辆零件变形的重要因素之一。
例如,在行驶过程中,车辆的悬挂系统会受到来自地面的冲击和振动,这会使悬挂零件发生变形;同时,车辆的发动机也会因为承受着巨大的压力和负荷而变形。
此外,不同车辆零部件之间的配合间隙也会因为压力和负荷的变化而发生变化,从而导致零件的失效和变形。
因此,在设计和制造车辆零部件时,必须考虑到这些因素,并设计合理的结构和材料,以承受不同的压力和负荷。
第三,振动和冲击。
车辆在行驶过程中,会受到来自道路不平整和驾驶方式的振动和冲击,这也是导致车辆零件变形的重要因素之一。
例如,在不平整的道路上行驶时,悬挂系统和底盘零部件会承受来自地面的振动和冲击,从而导致零件的变形和损坏;而在急刹车和急转弯等驾驶方式下,车辆零件也会受到冲击力的作用,从而发生变形。
因此,在设计和制造车辆零部件时,必须考虑到这些因素,并选择具有良好抗振性和抗冲击性的材料和结构。
第四,材料和制造工艺。
车辆零件的材料和制造工艺也是导致零件变形的重要因素之一。
不同的材料在不同温度、压力和振动条件下的变形特性不同,因此在选择材料时必须考虑到这些因素。
如何分析产生变形的原因对于机械加工来说,差不多的理念是致命的,一个看起来差不多的产品,如果再和其他组合使用,缺陷就会继续放大,导致工厂的加工品质一直达不到高端精密的制造要求。
我们都知道加工中心的工件变形问题比较难解决,因此首先必须分析产生变形的原因,然后才能采取应对的措施。
一、工件的材质和结构影响形变变形量的大小与形状复杂程度、长宽比和壁厚大小成正比,与材质的刚性和稳定性成正比。
所以在设计零件时尽可能的减小这些因素对工件变形的影响。
尤其在大型零件的结构上更应该做到结构合理。
在加工前也要对毛坯硬度、疏松等缺陷进行严格控制,保证毛坯质量,减少其带来的工件变形。
二、工件装夹时造成的变形首先夹具使用需要选择正确的夹紧点,根据夹紧点位置选择适当夹紧力。
尽可能使夹紧点和支撑点一致,使夹紧力作用在支撑上,夹紧点应尽可能靠近加工面,且选择受力不易引起夹紧变形的位置。
(来源夹具侠)当工件上有几个方向的夹紧力作用时,要考虑夹紧力的先后顺序。
对于使工件与支撑接触夹紧力应先作用,且不易太大,对于平衡切削力的主要夹紧力,应作用在后。
增大工件与夹具的接触面积或采用轴向夹紧力。
增加零件的刚性,是解决发生夹紧变形的有效办法,但由于薄壁类零件的形状和结构的特点,导致其具有较低的刚性。
这样在装夹施力的作用下,就会产生变形。
增大工件与夹具的接触面积,可有效降低工件件装夹时的变形。
如在铣削加工薄壁件时,大量使用弹性压板,目的就是增加接触零件的受力面积;在车削薄壁套的内径及外圆时,无论是采用简单的开口过渡环,还是使用弹性芯轴、整弧卡爪等,均采用的是增大工件装夹时的接触面积。
这种方法有利于承载夹紧力,从而避免零件的变形。
采用轴向夹紧力,在生产中也被广泛使用。
设计制作专用夹具可使夹紧力作用在端面上,可以解决由于工件壁薄,刚性较差,导致的工件弯曲变形。
三、工件加工时造成的变形工件在切削过程中由于受到切削力的作用,产生向着受力方向的弹性形变,就是我们常说的让刀现象。
铝压铸零件抛丸变形原因
铝压铸零件的抛丸变形原因可能有以下几个方面:
1. 材料选择问题:铝合金的成分、强度及热处理不当等因素可能导致零件在抛丸过程中发生变形。
2. 抛丸工艺参数问题:抛丸过程中的抛丸器选择、抛丸速度、抛丸时间、撞击角度等工艺参数设置不当可能导致零件受到过大的力和撞击,从而发生变形。
3. 零件本身结构设计缺陷:零件在设计过程中的壁厚分布不均匀、结构过于复杂、在受力情况下不稳定等问题可能导致其在抛丸过程中容易发生变形。
4. 抛丸设备问题:抛丸设备的操作不规范、设备老化等问题可能导致对零件施加过大的力,导致其变形。
综上所述,铝压铸零件抛丸变形原因可能是多方面的,包括材料选择、工艺参数、结构设计和设备等问题。
为了避免抛丸变形,应加强质量控制,确保材料性能和热处理的合理性,合理选择抛丸工艺参数,优化零件的结构设计,并保持抛丸设备的良好状态。
在机械零件成形加工的过程中,我们最常使用的是切削加工工艺。
在对工件进行切削加工的时候,由于切削热、机床零件间的摩擦热、工件的内应力以及夹紧力等原因,会让工件发生变形,使得精度变差,以致造成废品。
因此,在进行机加工的时候,需要对工件变形原因有一定的了解,并做好变形的预防。
工件变形的主要原因有以下几种:一、热变形1、刀具的热变形由于切削热会使刀刃和刀体变热,使刀头变形、伸长而使工件尺寸发生变化。
刀头伸长量与刀头深处长度、截面大小、刀片厚度、刀刃锋利程度由一定关系。
刀头深入长度越大,伸长量越大;刀杆截面与伸长量成反比;刀片越厚伸长量越小。
2、机床的热变形由于切削热与机床零件之间进行摩擦所产生的热,会使机床某些部件发热而发生变形,例如车床主轴箱的变形会使主轴中心高度增加、水平方向内位移。
3、工件的热变形由于切削热会使工件变热,温度上升。
工件变热有均衡变热和不均衡变热两种。
均衡变热会使工件尺寸改变,而形状会保持不变;不均衡变热时,不仅工件尺寸变化,而且形状也会发生变化。
二、内应力引起的变形当零件在没有任何外界符合的作用而内部存在着应力时,内应力是相互平衡的,因此外边面没有什么变化。
内应力有时几乎达到破坏极限,但是在外形上与没有内应力零件并无区别。
生产中产生内应力的原因有以下几个方面:1、铸件的内应力金属液体浇入型模之后,在凝固与冷却的时候体积会发生收缩。
在收缩时会受到铸型阻碍,或者由于铸件各部分在冷却过程中存在温差而引起阻碍,让各部分拉长或压缩产生内应力。
2、锻件和热处理件的内应力锻件和热处理件的内应力,主要是由于热加工过程中,不均匀冷却造成的。
热加工中产生内应力的根源是由材料自塑性状态转变为弹性状态,各种存在温差的原因。
3、冷加工中的内应力冷加工时,使工件表面硬化,并在表面层的金属中呈现内应力。
应力层切除后应力重新分布,使棒料、薄板、圆盘产生扭曲变形。
零件变形的基本形式零件变形是指在使用过程中由于外力、温度、湿度等因素的影响,导致零件形状、尺寸或性能发生变化的现象。
零件变形的基本形式主要有以下几种。
1.弹性变形:弹性变形是指在外力作用下,零件发生形状或尺寸变化后,当外力消失后,零件能够恢复到原来的形状或尺寸。
这种变形是可逆的,其原因是零件在外力作用下发生了弹性应变,达到弹性极限后会发生弹性恢复。
2.塑性变形:塑性变形是指在外力作用下,零件发生形状或尺寸变化后,当外力消失后,零件不能完全恢复到原来的形状或尺寸。
这种变形是不可逆的,其原因是零件在外力作用下发生了塑性应变,超过了材料的弹性极限,导致零件永久性变形。
3.弹塑性变形:弹塑性变形是指零件在外力作用下发生的既有弹性变形又有塑性变形的现象。
在外力作用下,零件在一定程度上发生塑性变形,但当外力消失后,零件能够部分恢复到原来的形状或尺寸。
这种变形既有可逆性,又有一定程度的不可逆性。
4.热变形:热变形是指在零件受热或冷却时发生的形状或尺寸的变化。
热变形可以是临时性的,也可以是永久性的。
当零件受热时,由于热膨胀系数的差异,不同材料的热变形程度也会不同。
5.粘弹性变形:粘弹性变形是指材料在外力作用下既有弹性变形又有粘滞变形的现象。
在外力作用下,材料会发生一定的粘滞流动,导致形状或尺寸的变化。
这种变形具有一定的时间依赖性,即应变与时间的关系。
总之,零件的变形形式主要包括弹性变形、塑性变形、弹塑性变形、热变形和粘弹性变形。
了解不同变形形式对零件的性能和功能的影响,对于零件的设计、选择和使用非常重要。
通过合理的材料选择、结构设计和工艺控制,可以减小零件的变形程度,提高零件的可靠性和使用寿命。
零件的变形及强度计算➢零件的拉伸和压缩➢零件的剪切和挤压➢圆轴的扭转➢直粱的弯曲➢零件的组合变形强度计算➢交变应力作用下零件的疲劳强度学习任务1.明确材料力学的基本任务,理解构件的强度与刚度和稳定性的力学意义。
2.理解内力的概念,能熟练利用截面法求解内力。
3.理解应力、变形和应变的概念。
4.能够熟练地计算轴力,作轴力图。
5.理解零件强度条件,能够熟练解决强度校核、设计截面和确定许可载荷问题。
变形分析的基本知识一、变形固体及其基本假设任何物体受载荷(外力)作用后其内部质点都会产生相对运动,从而导致物体的形状和尺寸发生变化,称为变形。
例如,橡皮筋在两端受拉后就发生拉伸变形;工厂车间中吊车梁在吊车作业时,梁轴线由直变弯,发生弯曲变形。
在外力的作用下会发生变形的物体可统称为变形固体。
变形固定在外力的作用下会产生两种不同的变形:✓当外力消除后,变形也会随着消失,这种变形称为弹性变形;✓外力消除后,变形不能完全消除并且具有残留的变形,称为塑性变形。
当物体的外力在一定的范围时,塑性变形很小,可以把构件当作只发生弹性变形的理想弹性变形体。
假设弹性体内连续不断地充满着物质,各点处的材料性质完全相同,且各方向上的性质都相同。
这就是变形固体的基本假设。
二、杆件在各种不同方式的外力作用下产生不同形式的变形。
变形的基本形式有四种:➢轴向拉伸(压缩)变形➢剪切(挤压)变形➢扭转变形➢弯曲变形其他复杂的变形都可以看成是这几种基本变形的组合零件变形过大时,会丧失工作精度、引起噪声、降低使用寿命、甚至发生破坏。
为了保证机械设备在载荷作用下能安全可靠的工作,必须要求每个构件具有足够的承受载荷的能力,简称承载能力。
构件的承载能力分为:强度、刚度、稳定性一、强度构件抵抗破坏的能力(强度要求是对构件的最基本的要求)。
构件在外力作用下不破坏必须具有足够的强度,例如房屋大梁、机器中的传动轴不能断裂,压力容器不能爆破等。
二、刚度构件抵抗变形的能力。
在某种情况下,构件虽有足够的强度,但受力后变形过大,即刚度不够,也会影响正常工作。
例如机床主轴变形过大,将会影响加工精度;吊车梁变形过大,吊车行驶时会发生较大震动,使行驶不平稳,有时还会产生“爬坡”现象,需要更大的驱动力。
因此对这类构件要保证有足够的刚度。
三、稳定性构件受载后保持原有平衡状态的能力。
例如千斤顶的螺杆、内燃机的连杆等等。
本单元主要研究构件在载荷(外力)作用下的变形、受力与破坏的规律,在保证构件即安全适用又尽可能经济合理的前提下,为构件选择合适的材料、确定合理的截面形状和尺寸提供必要的基础知识和实用计算方法。
第一节零件的拉伸和压缩一、拉伸和压缩的概念工程上经常遇到承受拉伸或压缩的零件。
如图a所示的起重吊架中的拉杆AB(拉伸),图b所示的建筑物的立柱(压缩)。
受力零件的共同特点是:外力作用线与零件的轴线重合,零件的变形是沿轴线方向伸长或缩短。
二、轴向拉伸和压缩时的内力构件上的载荷和约束力统称为外力。
零件受到外力作用时,由于内部各质点之间的相对位置的变化,材料内部会发生一种附加内力,力图使各质点恢复原来位置。
附加内力的大小随外力的增加而增加,附加内力增加到一定限度时,零件就会发生破坏。
因此,在研究零件承受载荷的能力时,需要讨论附加内力。
后面的讨论中所述的内力,都是指这种附加内力。
1、截面法截面法是用以确定零件内力的常用方法通过取截面,使零件内力显示出来以便于确定其数值的方法。
如图a所示的杆在外力F p的作用下处于平衡状态,力F p的作用线与杆的轴线重合,求截面m-m上的内力。
用假象平面在m-m处将杆截开,分成左右两段,根据作用力与反作用力定理,FN和FN’大小相等、方向相反。
取左段为研究对象PN P N X F F F F F ==-=∑00综上所述,用截面法求内力的步骤为:1.一截为二:即在欲求内力处,假想用一截面将零件一截为二;3.列式求解:即列研究对象的静力平衡方程,并求解内力。
2.轴力 与杆轴线重合的内力又称为轴力。
为了形象直观地表明各截面轴力的变化情况,通常将其绘制成轴力图。
做法是:以杆的左端为坐标原点,取平行于轴线的X 轴为横坐标轴,其值表示个横截面位置,取垂直于X 轴的F N 为总坐标轴,其值表示对应截面的轴力值,正值画在Z 轴上方,负值画在X 轴下方。
例1 试计算如图a 所示等直杆的轴力,并画出轴力图。
解:求约束反力取全杆为研究对象,做受力图,如图b 所示。
根据平衡方程:NkN P P P R R P P P F x k 648180--0321321=--=--==-=∑得则 分段计算轴力按外力作用的位置,将杆分为三段,并在每段内任意取一个截面,用截面法计算截面上的轴力,如图c 所示:AB 段kN 6 011===-=∑R F R F F N N x 得计算结果为正值,表明图示N1的方向正确,AB 段受拉伸。
BC 段()kN12kN 186100212-=-=-==-+=∑P R F R P F FN N x 得计算结果为负值,表面图示N2的方向相反,BC 段受压缩。
CD 段kN 4--3 0333===--=∑P F P F F N N x 得计算结果为负值,表明图示N3的方向相反,BC 段受压缩。
绘制轴力图正轴力画在x 轴上方,负轴力画在x 轴下方,如图d 所示轴力图不仅显示了轴力随截面位置的变化情况和最大轴力所在的截面位置,而且还明显的表示了杆件各段是受拉还是受压。
三、拉伸和压缩时的应力➢ 杆件是否破坏,不取决于整个截面上的内力大小,而是取决于单位面积上所分布的内力大小。
➢ 单位面积上的内力称之为应力,它所反映的是内力在截面上的分布集度。
➢ 其单位为帕斯卡(Pa ),工程上常用兆帕(MPa )。
通过观察拉杆的变形情况来推测内力的分布情况取一等直杆,在其侧面上两条垂直于轴线的直线ab 、cd ,如图a 所示,并在杆的两端加一对轴向拉力F P ,使其产生拉伸变形。
如将杆件设想为由无数纵向纤维所组成,由此推想它们的受力是相同的,在横截面上各点的内力是均匀分布的,横截面上各点的应力也是相等的。
若以F N 表示内力(N),A 表示横截面的面积(mm 2),则应力σ(MPa )的大小为A F N=σ这就是拉(压)杆横截面上的应力计算公式。
σ的方向与F N 一致,即垂直于横截面。
垂直于横截面的应力,称之为正应力,都用σ表示。
和轴力的符号规定是一样的,规定拉应力为正;压应力为负。
四、拉伸和压缩时的变形1,变形与应变杆件在受轴向拉伸时,轴向尺寸伸长,横截面尺寸缩小。
受轴向压缩时,轴向尺寸缩短,横截面尺寸增大。
设等直杆的原长为l ,横向尺寸为b ,变形后,长为l 1,横向尺寸为b 1,如图所示。
杆件的轴向变形量为 l l l -=∆1横向变形量为: b b b -=∆1拉伸时,Δl 为正,Δb 为负;压缩时,Δl 为负,Δb 为正。
绝对变形与杆件的原有尺寸有关,为消除原长度的影响,通常用单位长度的变形来表示杆件的变形程度,即、分别称为轴向线应变和横向线应变,显然,二者的符号总是相反的,它们是无量纲量。
ε'ε2、胡克定律实验证明,轴向拉伸或压缩的杆件,当应力不超过某一限度时,轴线变形Δl与轴向载荷及杆长l成正比,与杆的横截面积成反比。
这一关系称为胡克定律,即引进比例常数E,则有其中:Δl的单位为mm(毫米)L的单位为mm(毫米)A的单位为mm2(平方毫米)E的单位为MPa(兆帕)F N的单位为N(牛)比例常数E称为弹性模量,其值随材料的不同而异。
EA乘积越大,零件变形越小,EA称为抗拉(压)刚度。
则有σEε=上式是胡克定律的又一表达式,即胡克定律可以表述为:五、零件拉伸与压缩时的强度计算(一)极限应力在应力作用下,零件的变形和破坏还与零件材料的力学性能有关。
力学性能是指材料在外力的作用下表现出来的变形和破坏方面的特性。
金属材料在拉伸和压缩时的力学性能通常由拉伸试验测定。
把一定尺寸和形状的金属试样(图a)装在拉伸试验机上,然后对试样逐渐施加拉伸载荷,直至把试样拉断为止(图b)根据拉伸过程中试样承受的应力σ和产生应变ε之间的关系,可以绘出该金属的σ-ε曲线。
通过对低碳钢σ-ε曲线分析可知,试样在拉伸过程中经历了弹性变形(oab 段)、塑性变形(bcde段)和断裂(e点)三个阶段。
上述比例极限σp 、屈服点σs和抗拉强度σb分别时材料处于弹性比例变形时和塑性变形、断裂前能承受的最大应力,称为极限应力(σb)。
塑性变形阶段,试样产生的变形时不可恢复的永久变形。
该阶段又分屈服阶段(be-塑性变形迅速增加)、强化阶段(cd-材料恢复抵抗能力)和颈缩阶段(de-试样局部出现颈缩)。
应力σs为屈服点,当零件实际应力达到屈服点时,将会引起显著的塑性变形。
应力σb称为抗拉强度,当零件实际应力达到抗拉强度的应力值时,将会出现破坏。
(二)许用应力零件由于变形和破坏而失去正常的工作的能力,称为失效。
零件在失效前,允许材料承受的最大应力称为许用应力,常用[σ]表示。
为了确保零件的安全可靠,对于塑性材料,当应力达到屈服点时,零件将发生显著的塑性变形而失效。
考虑到其拉压时的屈服点相同,故拉、压许用应力同为ssn σσ=][式中,n s 是塑形材料的屈服安全系数。
对于脆性材料,在无明显塑性变形下即出现断裂而失效(如铸铁)。
考虑到其拉伸与压缩时的强度极限值一般不同,故有[]bbll n σσ=,[]bbyyn σσ=式中,n b 是脆性材料的断裂安全系数;[σbl ]和[σby ]分别是拉伸许用应力和压缩许用应力;σbl 和σby 分别时材料的抗拉强度和抗压强度。
(三)强度条件为了保证零件有足够的强度,就必须使其最大工作应力σmax 不超过材料的许用应力[σ]即可。
即[]σσ≤=AF Nmax上式称为拉(压)强度条件式,是拉(压)零件强度计算的依据。
式中,F N 是危险截面上的轴力;A 是危险截面面积。
根据强度条件式,可以解决三类问题:强度校核:已知零件的尺寸、所承受的载荷以及材料的许用应力。
设计截面:已知零件所承受的载荷和材料的许用应力。
确定许用载荷:已知零件的尺寸及材料的许用应力。
例2.某车间自制一台简易吊车(图a )。
已知在铰接点B 处吊起重物最大为F P =20kN,杆AB 与BC 均用圆钢制作,且d BC =20mm ,材料的许用应力[σ]=58MPa 。
试校核BC 杆的强度,并确定AB 杆的直径d AB解:由受力分析可知,AB杆和BC杆分别为轴向受拉和轴向受压的二力杆,受力图如图b所示。
(1)确定AB、BC两杆的轴力用截面法在图a 上按m -n 截面取研究对象,其受力图如图c 所示,可得AB N BC N F F F F ==12,列平衡方程求解:NF F F F F N F F F F FN N N N PN P N yk 55.115.0*kN 09.23-60cos -060cos -- 0kN 09.23866.010*2060sin 0-60sin 01212x 311-==︒==︒==⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=︒==︒=∑∑(2)校核BC 杆强度[]σππσ〈=====-MPa Pa Pa d F A F BC N BC N BC 76.3610*76.36)10*20(*10*55.11*446233222故BC 杆满足强度要求。