专利名称：一种高强度输送带扣的设计方法
技术领域：
本发明涉及计算机辅助设计技术，特别是涉及一种高强度输送带扣的应用CAD/CAE软件平台的计算机辅助设计方法的技术。
背景技术：
带扣式输送带广泛应用于煤矿、矿山、港口、冶金、化工、建材、电力、食品、制药等许多行业。可输送松散密度500～2500kg/m2的各种散状物料及成件物品(目前其带扣产品最高强度可达2500N/m2)。随着国内煤矿生产、建筑、运输业的飞速发展，急需研发代表国际朝流的大运量、高运速、长运距、高强度的带扣系列产品。研究开发新型的带扣系列、摆脱常规的带扣设计方法、选用更新的带扣材料、突破现有的带强极限，这项研究工作对我国运输业的发展具有非常现实和长远的意义。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种既节省了大量前期开发的时间和经费，用软件进行成型模拟和计算，又可以得到试验所不能得到的多种方案比较的结果，可以取代大部分试验的高强度输送带扣的设计方法。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种高强度输送带扣的设计方法，其特征在于，设计方法的步骤为1)在CAD软硬件平台上建立输送带扣的三维数字化模型，进行产品结构的第一轮设计和工艺、工序计算分析；2)将第一轮设计的带扣三维数字化模型直接输入CAE软件(Dynaform，或Autoform)进行有限元网格划分、建立载荷模型、边界条件、强度分析、可成型性分析和缺陷成因分析，对比原产品的性能指标，修改第一轮设计的产品结构，再进行CAE分析，直到得到符合设计条件的第二轮产品结构；3)用相应的材料在材料成型试验机上对产品的关键工序进行成型性能分析，对试件作切片微观金相分析，并与CAE的结果对比，根据分析结果对试件结构修改，得到可以批量生产的三维数字化产品模型。
进一步地，在所述设计方法的步骤1)的第一轮设计中①、了解产品的强度指标和相关性能参数要求；②、根据产品要求的有关数据，用CAD软件建立输送带扣的三维数字化模型；③、在CAD软件平台上进行工艺分析、多种工序方案比较和材料利用率计算；④、建立完整的输送带扣的三维数字化模型。
进一步地，在所述设计方法的步骤2)的第二轮设计中①、将输送带扣的三维数字化模型直接输入CAE软件，进行有限元网格划分；②、建立输送带扣的载荷模型和边界条件，选择带扣材料的力学参数；③、对第一轮设计的产品进行数值性能分析，包括成型模拟和缺陷成因分析；与额定的产品性能指标对比；修改第一轮设计产品的局部结构，重复上述①、②、③分步骤，直到得到符合额定理论指标的第二轮产品结构。
进一步地，在所述设计方法的步骤3)的模型成型设计中①、选用1～2种符合强度要求的材料毛坯；②、准备针对第二轮产品关键成型工序的模具；③、在材料成型试验机上对产品关键工序进行成型性能分析，并与CAE的模拟数据对比；④、对试件作切片微观分析，根据分析结果对试件结构修改，对所有的设计数据进行校验、整理，完成可以批量生产的新型带扣的三维数字化产品设计。
本发明的高强度输送带扣的设计方法完全不同于传统的手工设计和模仿设计。首先根据技术要求确定产品的参数指标和性能指标，用CAD软件进行产品的三维数字化结构设计，再用CAE软件对第一轮产品模型进行成型模拟、缺陷分析和强度计算，并根据计算结果对模型修改完善，再进行CAE分析，直到达到预期的设计目标；然后，再用相应的材料在材料成型试验机上对产品关键工序进行材料成型性能分析、微观金相结构与缺陷分析等，根据分析结果对试件结构进行最终修改。而不是直接采用制模、试模的方法，既节省了大量前期开发的时间和经费，用软件进行成型模拟和计算，又可以得到试验所不能得到的多种方案比较的结果，可以取代大部分试验。
本发明的高强度输送带扣的设计方法采用先进的CAD/CAE软件和集成的数字化手段，以目前国内带强最高的2500型带扣的断裂为研究的切入点，开发带强为3000N以上的新型带扣系列，配套研究该产品的设计方法及成形工艺仿真，采用计算机辅助工程和材料成型性能试验相结合的研究方法，为我国研发带扣的尖端产品提供有效的理论依据和先进的设计手段。
图1是本发明实施例高强度输送带扣的设计方法的原理示意框图。
具体实施例方式
以下结合
对本发明实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
参见图1所示，本发明实施例所提供的一种高强度输送带扣设计方法的步骤为1)在CAD软硬件平台上建立输送带扣的三维数字化模型，进行产品结构的第一轮设计和工艺、工序计算分析；2)将第一轮设计的带扣三维数字化模型直接输入CAE软件(Dynaform，或Autoform)进行有限元网格划分、建立载荷模型、边界条件、强度分析、可成型性分析和缺陷成因分析，对比原产品的性能指标，修改第一轮设计的产品结构，再进行CAE分析，直到得到符合设计条件的第二轮产品结构；3)用相应的材料在材料成型试验机上对产品关截工序进行成型性能分析，对试件作切片微观金相分析，并与CAE的结果对比，根据分析结果对试件结构修改，得到可以批量生产的三维数字化产品模型。
在步骤1)的第一轮设计中①、了解产品的强度指标和相关性能参数要求；②、根据产品要求的有关数据，用CAD软件建立输送带扣的三维数字化模型；③、在CAD软件平台上进行工艺分析、多种工序方案比较和材料利用率计算；④、建立完整的输送带扣的三维数字化模型；在步骤2)的第二轮设计中①、将输送带扣的三维数字化模型直接输入CAE软件，进行有限元网格划分；②、建立输送带扣的载荷模型和边界条件，选择带扣材料的力学参数；③、对第一轮设计的产品进行数值性能分析，包括成型模拟和缺陷成因分析；与额定的产品性能指标对比；修改第一轮设计产品的局部结构，重复上述①、②、③分步骤，直到得到符合额定理论指标的第二轮产品结构；在步骤3)的模型成型设计中①、选用1～2种符合强度要求的材料毛坯；②、准备针对第二轮产品关键成型工序的模具；③、在材料成型试验机上对产品关键工序进行成型性能分析，并与CAE的模拟数据对比；④、对试件作切片微观分析，根据分析结果对试件结构修改，对所有的设计数据进行校验、整理，完成可以批量生产的新型带扣的三维数字化产品设计。
权利要求
1.一种高强度输送带扣的设计方法，其特征在于，设计方法的步骤为1)在CAD软硬件平台上建立输送带扣的三维数字化模型，进行产品结构的第一轮设计和工艺、工序计算分析；2)将第一轮设计的带扣三维数字化模型直接输入CAE软件(Dynaform，或Autoform)进行有限元网格划分、建立载荷模型、边界条件、强度分析、可成型性分析和缺陷成因分析，对比原产品的性能指标，修改第一轮设计的产品结构，再进行CAE分析，直到得到符合设计条件的第二轮产品结构；3)用相应的材料在材料成型试验机上对产品关键工序进行成型性能分析，对试件作切片微观金相分析，并与CAE的结果对比，根据分析结果对试件结构修改，得到可以批量生产的三维数字化产品模型。
2.根据权利要求1所述的高强度输送带扣的设计方法，其特征在于，在所述设计方法的步骤1)的第一轮设计中a)了解产品的强度指标和相关性能参数要求；b)根据产品要求的有关数据，用CAD软件建立输送带扣的三维数字化模型；c)在CAD软件平台上进行工艺分析、多种工序方案比较和材料利用率计算；d)建立完整的输送带扣的三维数字化模型。
3.根据权利要求1所述的高强度输送带扣的设计方法，其特征在于，在所述设计方法的步骤2)的第二轮设计中a)将输送带扣的三维数字化模型直接输入CAE软件，进行有限元网格划分；b)建立输送带扣的载荷模型和边界条件，选择带扣材料的力学参数；c)对第一轮设计的产品进行数值性能分析，包括成型模拟和缺陷成因分析；与额定的产品性能指标对比；修改第一轮设计产品的局部结构，重复上述a)、b)、c)分步骤，直到得到符合额定理论指标的第二轮产品结构。
4.根据权利要求1所述的高强度输送带扣的设计方法，其特征在于，在所述设计方法的步骤3)的模型成型设计中a)选用1~2种符合强度要求的材料毛坯；b)准备针对第二轮产品关键成型工序的模具；c)在材料成型试验机上对产品关键工序进行成型性能分析，并与CAE的模拟数据对比；d)对试件作切片微观分析，根据分析结果对试件结构修改，对所有的设计数据进行校验、整理，完成可以批量生产的新型带扣的三维数字化产品设计。
全文摘要
一种高强度输送带扣的设计方法，涉及计算机辅助设计技术领域；设计方法的步骤为1)在CAD软硬件平台上建立输送带扣的三维数字化模型，进行产品结构的第一轮设计和工艺、工序计算分析；2)将第一轮设计的带扣三维数字化模型直接输入CAE软件进行有限元网格划分、建立载荷模型、边界条件、强度分析、可成型性分析和缺陷成因分析，对比原产品的性能指标，修改第一轮设计的产品结构，再进行CAE分析，直到得到符合设计条件的第二轮产品结构；3)用相应的材料在材料成型试验机上对产品关键工序进行成型性能分析，对试件作切片微观金相分析，并与CAE的结果对比，根据分析结果对试件结构修改，得到可以批量生产的三维数字化产品模型。
文档编号G06F17/50GK1975742SQ20061011773
公开日2007年6月6日 申请日期2006年10月30日 优先权日2006年10月30日
发明者孙锡红 申请人:上海理工大学