开式数控回转头压力机机身结构及其对刚度的影响

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1、#"锻压机械%9#$$&!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!开式数控回转头压力机机身结构及其对刚度的影响’&$$!$广州市广东工业大学章争荣孙友松肖小亭’&$#($广州锻压机床厂陈思干张耀权钟沛林廖宇青摘要运用有限元方法对)!#*&$型开式数控回转头压力机机身受力进行分析，研究在公称力下机身的变形和应力分布，分析了机身不同结构形式和钢板厚度对机身刚度的影响，为合理选择机身的结构形式和钢板厚度提供了理论依据。关键词机身有限元分析刚度

2、回转头压力机中图分类号+,%"’-&!前言而不同，其中主要支撑和连接钢板厚#$22；机身前数控回转头压力机是一种利用数控技术对板料端4处是工作液压缸的安装位置，为避免局部变形进行加工的锻压设备。与一般压力机相比，它含有采用(’22厚的钢板；喉口附近为机身的主要受力一个高效的数控系统和冲压模具库，通过数控编程区域，为增加整个机身的强度与刚度，在该部位的主能实现板料的快速移动和定位，依次在板料上进行钢板上焊接了%$22厚的加强筋板。在机身的结构包括冲裁、弯曲、浅拉延、压印等多道冲压工序，具有方面，机身4处前端做成开口形式以

3、便于工作液压加工效率高、加工柔性好、加工精度高等特点。缸的安装；顶部由5、6、7三块钢板焊接，中间留有机身是该压力机承受全部工作载荷的最关键的间隔方便液压与传动部件的安装检测；机身后面由部件之一，因此，机身对压力机的精度起着决定性的两块钢板焊接，中间也留有间隔；作为传动部件安装作用。尤其是其刚度，设计时应该重点考虑，因为一基础，并起到增强强度与刚度的作用，在喉口附近焊般压力机往往不是由于强度不够而破坏，而是由于有两块相隔&3’22的筋板，如图&8所示。机身变形影响压力机的工作。机身的刚度不仅影响压力机的性能和使用寿命，

4、还直接影响机床上模具的寿命及成形零件的加工精度，甚至影响到生产的顺利完成［&］。另外，数控回转头压力机喉口深度比一般压力机更大，机身刚度更难以保证。因此，作者以)!#*&$型开式数控回转头压力机为例，利用有限元方法分析机身的受力，合理设计机身结构，使机图&机身结构示意图身有足够的刚度，以保证压力机的精度。（0）机身外结构（8）喉口筋板示意结构#机身的结构分析及其对刚度的影响"机身的基本结构运用经典力学的方法可以对机身受力进行分析针对开式数控回转头压力机的工作特点并参考计算，但由于机身结构复杂，必须进行简化，且计算相关产

5、品结构，机身采用板块式框架焊接结构。在过程较为繁琐，所得结果也与实际情况差别较大，不分析机身结构的焊接工艺性和压力机零部件安装空能精确分析机身的强度与刚度［#，%］。有限元方法则间等要求后，根据压力机的公称力为&$$./，初步设可以模拟机身等大型结构的复杂几何形状和各种力计的机身基本结构如图&0所示，是由钢板焊接而成学条件，计算结果也能较精确地反映机身的受力与的空间板系结构。机身宽度%1$22，总高度变形情况。因此，我们运用有限元方法分析机身在&$$$22，总长度&13$22，喉口深度!&$22，喉口高公称力作用下的受

6、力状况，采用空间弹性板壳单元度%1$22。机身钢板厚度根据其位置与受力的不同对机身的几何模型进行网格划分。对于图&0所示的机身结构模型，运用有限元方法计算所得机身等效应力、高度方向的变形和长度基金项目：广州市重点科技攻关项目（编号：!"#$%&）收稿日期：#$$&—$#—$#方向转角如图#所示。从计算结果可得，其应力、变作者简介：章争荣，男，#"岁，讲师，硕士形的分布形式与实际情况基本相符。机身上梁相当锻压装备———开式数控回转头压力机机身结构及其对刚度的影响,)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

7、!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!于一悬臂梁，是机身的主要受力区域。在公称力作用下，机身的最大应力位于上梁根部的上下两个部位，最大等效应力达!""#$%；机身上梁&处前端部位的高度方向位移和长度方向转角最大，其值分别达到!’!((和"’")*，这一转角将使液压缸的活塞杆外端部产生"’+((的偏移。由整个机身的应力与变形分布可得：除应力集中的极小区域外，应力值都较低，因此，机身强度满足要求；但机身上梁高度方向的位移和转角较大，对压力机的精度有较明显的影响，因而有必要改进机身的部分结构或

8、连接钢板的厚度以提高机身的刚度。图/上梁位移、转角与3钢板厚度和超出喉口长度的关系（%）!—!曲线（-）"—!曲线图!%中喉口部位8处是上梁的跟部，也是机身的一个主要受力区域，对上梁的强度和刚度有一定图,机身有限元分析的应力、的影响。图7是上梁高度方向最大位移、长度方向应变及变形分布最大转角与加强筋板和主钢板总厚度的关系，其中，（