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25 机床动力卡盘的UG有限元分析
图2-25
a.45号钢,
45号钢是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 。它的化学成分中含碳量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%Mn含量0.50~0.80%Cr含量<=0.25%。推荐热处理温度：正火850，淬火840，回火600。45号钢为优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理 。 ①. 45号钢淬火后没有回火之前，硬度大于HRC55（最高可达HRC62）为合格。实际应用的最高硬度为HRC55（高频淬火HRC58）。
②. 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
③. 45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好， 45号钢可以淬硬至HRC42~46。所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。 b. 42CrMo
其对应国际标准组织牌号:42CrMo4;对应日本牌号:SCM440;对应德国牌号:42CrMo4; 对应美国牌号:4140
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●特性及适用范围：
强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。用于制造要求较35CrMo钢强度更高和调质截面更大的锻件，如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具，并且可以用于折弯机的模具等。 c. 40Cr
我国GB的标准钢号是40Cr、德国DIN标准材料编号1.17035/1.7045、德国DIN标准钢号41Cr4/42Gr4、英国EN标准钢号18、英国BS标准钢号41Cr4、法国AFNOR标准钢号42C4、法国NF标准钢号38Cr4/41Cr4、意大利UNI标准钢号41Cr4、比利时NBN标准钢号42Cr4、瑞典SS标准钢号2245、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、日本JIS标准钢号SCr440(H)/SCr440、美国AISI/SAE/ASTM标准钢号5140、国际标准化组织ISO标准钢号41Cr4。
特性：中碳调制钢，冷镦模具钢。该钢价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在温度550~570℃进行回火，该钢具有最佳的综合力学性能。该钢的淬透性高于45钢，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。
用途：这种钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节、后半轴以及机床上的齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶尖套等；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮、主轴、油泵转子、滑块、套环等；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如齿轮、套筒、轴、主轴、曲轴、心轴、销子、连杆、 螺钉、螺帽、进气阀。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
综合考虑上述三种材料，根据卡盘的运动特性，受力特点，选用45钢为滑轴和推拉螺母的材料。
2）在材料选择对话框中选中模型和赋予的材料，点击“确定”完成材料设置。在图12中点击图标
可以显示材料属性。如图2-26所示。
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图2-26
（3）网格划分 1）定义单元属性
UG结构分析提供了两种类型的网格生成器：MSC和ANSYS.MSC实体网格生成器，用
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于实体上产生4节点或10节点的四面体单元。此外，MSC实体网格生成器，还可根据实体表面上存在的三角形壳单元产生四面体单元，并与之连接。一般选用10节点四面体单元（Tetra）。ANSYS实体网格生成器，提供了另外一种产生三维网格的方法，当用户需要用实体边属性控制生成时，使用该生成器比较理想。 2）执行网格划分
单击“有限元模型”工具条中的四面体网格图标
或在菜单中选择“插入”→“网
格”→“3D四面体网格”，弹出如图2-27所示的“3D网格”对话框。
图2-27
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