金马机械LX3025/3020加工中心XYZ三轴钣金防护罩

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由于长方体类金属橡胶具有结构简单和容易确定等效线性模型的优点，在实际工程研究中应用最为广泛。如在对金属橡胶隔振器的研究中，为确定长方体类金属橡胶的性能，建立了如图13所示的等效线性模型。所以，在机床防护罩的改进设计中同样使用长方体类金属橡胶，安装于普通钢板式防护罩的各层前挡板与挡沿碰撞位置处，在ANSYS

Workbench中相同位置建立等效模型代替金属橡胶进行仿真试验（图

，设定缓冲模型沿缓冲方向的长度10mm、宽度195mm、高度3.5mm，并在每一层防护罩的碰撞部位均放置此缓冲模型来模拟金属橡胶。

材料属性及网格的划分。材料属性见表1。由于只关注

金属橡胶等效线性模型

每层防护罩的碰撞位置，即前挡板的受力及变形情况，所以仅对前挡板进行网格化处理，其他结构均设置为刚体。设置网格为四面体网格，大小为10mm。

模型的约束设置。

设置每层防护罩与地面间为无摩擦滑动，在垫板与前挡板间添加弹簧模型以及阻尼模型组成的缓冲模型。运动时，卡沿撞击垫板，通过缓冲模型整体带动下一层防护罩运动。

模型的加载设置。

给予与机床工作台连接的防护罩一个水平向前的速度带动整体运动，速度大小为120m/min，运动的距离为1000mm。模型的加载分为两个分析步骤进行，在第1个分析步骤中，设置运动时间为0.5s，第1层防护罩以120m/min的速度前进，带动机床防护罩整体运动，在第2个分析步骤内，设置时间同样为0.5s，首尾防护罩层静止，观察防护罩整体的振动情况及应力和变形情况。

仿真试验分为2组。第1组仿真试验仅添加弹簧模型，确定防护罩在正常运动的情况下，缓冲效果最佳的弹簧模型刚度；第2组仿真试验添加完整的缓冲模型，确定刚度和阻尼

系数的合理配合关系。弹簧刚度大于400N/mm时，弹簧的最大压缩量在合理范围内且逐渐减小，说明弹簧可以在不失效的情况下起到缓冲的作用。由图15（b）可以看出，随着弹簧刚度的增加，第6块板的应力极值呈现先减小后增大的变化趋势，且在K=700N/mm时，应力值最小为334MPa，由此确定最佳弹簧刚度为700N/mm。

（2）第2组仿真试验。

由第1组仿真确定弹簧刚度

K为700N/mm，阻尼模型的阻尼系数按C=0、10N•s/mm、100N•s/mm、

1000N•s/mm、10000N•s/mm进行添加。当C=0时，与未加阻尼模型时

的结果一致；当C=10N•s/mm，各块前挡板的最大应力小于所选材料的屈服应力；当C=100N•s/mm，可以发现6（1）第1组仿真试验。

弹簧模型刚度按数列K=0，100N/mm，200N/mm，1000N/mm来添加。机床防护罩模型包含6层防护罩机构，与机床工作台相连的是第1层防护罩，每层防护罩均由外壳钢板和分布于外壳钢板尾部的卡沿及头部挡板组成。仿真结果中第

6层防护罩前挡板所对应模型的弹簧压缩量和前挡板应力极值最大，所以对第6块前挡板所对应模型的仿真结果进行分析以确定最佳弹簧刚度由可以看出,当弹簧刚度K小于400N/mm时弹簧的最大压缩量较大，且接近弹簧原长，说号前挡板应力超过屈服极限仿真过程中结构破坏；当C=1000N•s/

mm以及C=10000N•s/mm，仿真过程中结构破坏。

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