气动钉枪橡胶缓冲垫的动力学仿真分析.pdfVIP

2013年 3月 机械设计与制造工程 Mar．2Ol3 第42卷 第3期 MachineDesignandMnaufacturingEngineering Vo1．42No．3 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．03．0O4 气动钉枪橡胶缓冲垫的动力学仿真分析 陈中哲，章巧芳，彭 伟 (特种装备制造与先进加工技术教育音 浙江省重点实验室(浙江工业大学)，浙江 杭州 310014) 摘要：为得到气动钉枪橡胶缓冲垫的动态应力等响应，以气动钉枪实测的压力作为边界条件，利 用非线性动力学分析软件LS—DYNA对橡胶缓冲垫承受枪针组件冲击的动态过程进行了数值模 拟研究。仿真结果得到的最大应力出现部位与缓冲垫实际破坏位置有较好的一致性。还进行了 高速摄像实验，实验结果与仿真结果的对比验证了仿真的可靠性。 关键词：气动钉枪；橡胶缓冲垫；动力仿真；高速摄像 中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：2095—509XI2013)03—0018—04 气动钉枪作为一种典型的手持式气动工具，已 被广泛应用于建筑装潢、制造包装等行业。工作过 上铝盖 程中枪体底部的橡胶缓冲垫承受枪针组件的冲击， 弹簧 起缓冲的作用。由于承受连续的冲击载荷，使橡胶 ；衡阀 缓冲垫成为气动钉枪的易损零件。目前，国内钉枪 企业所用的橡胶缓冲垫寿命较短，因而直接影响了 活塞 手柄 气动钉枪整枪的寿命。 本文采用动力学数值模拟方法，利用LS—DYNA 气缸 软件，对气动钉枪橡胶缓冲垫承受活塞冲击的动态 枪针 过程进行了研究，为后续的结构改进和提高缓冲垫 缓冲 寿命提供理论指导。 枪嘴 图1 气动钉枪结构示意图 1 气动钉枪的冲击系统 气动钉枪是一种以高压气体为动力源的气动 冲垫的受冲击特性进行分析，同时缓冲垫位于枪体 工具，其结构如图1所示。活塞和枪针通过螺纹配 内部，用实验的方法对其进行分析较为困难。因此 合构成枪针组件。当扣动扳机时，高压气体快速进 采用动态非线性有限元软件 LS—DYNA对其进行 入活塞上端气缸，将压力作用在活塞上表面，此时 数值模拟分析。 活塞下端流场气体压力与大气相同。由于活塞上 端的作用力P。大于下端作用力P：，在二者的压力 2 模型的建立与网格划分 差的驱动下枪针组件高速运动…。随着活塞的下 橡胶缓冲垫与其他零件的装配关系如下：缓冲 移，气缸下部流场空间减小，气体压力增大。当活 垫底部紧贴在枪嘴上表面，顶部在工作状态下承受 塞到达下端时，缓冲垫对其起到缓冲作用。在活塞 来 自枪针组件的冲击力，侧面与气缸接触。由于缓 的作用力下，缓冲垫被压缩产生径向变形，而缓冲 冲垫在工作过程中只与枪嘴、枪针组件及气缸有直 垫的径向变形将受到气缸的约束作用。 接关系，因此分析中只建立这些零件的装配体，然 在活塞撞击缓冲垫的过程中，涉及到活塞对缓 后对该装配体进行分析，并在不影响