数控转塔冲床横梁结构的分析与优化设计

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1、数控转塔冲床横梁结构的分析与优化设计于卫红(南京师范大学电气与白动化工程学院，江苏南京210042)I摘要I针对数控转塔冲床进给系统的发展现状以及存在问题,对数控转塔冲床进给系统中的横梁结构逬行分析，明确了这类高速运动部件在受到运动加速载荷的工况下的结构位移，确定了以横梁动载荷为壬要受力状态的分析条件，通过对分析对彖的合理结构简化，制定了横梁在分析中的边界条件，并采用AFDL语言将有限元模型参数化，分析结果为高速数控转塔冲床值逬给机构的设计捉供了科学计算的依据，改变了依靠类比设计的传统方法•计算

2、表明，在横梁板岸减薄的悄况下，这一另键部件同样可以满足机床的加工精度和运动要求•由此减轻了机床结构件的重量，降低了成本.I关键词I数控转堆冲床，进给机构，有限元分析，优化设计［中图分类号jTH164［文献标识码JA［文章编号］167221292(2010)022)0212)6AnalysisandOptimizationfortheServo2BeamofACNCTurretPunchPressYuWeihong(SchoolofElectricalandAutomationEngineerin

3、g,NanjingNoimalUniversity.Nanjing210042fChina)Abstract:BasedonthestudyofthefeedingsystemofCNCturretpunchpress,thebeamstructureofaCNCturretpunchpressistakenastheresearchobjectThedisplacanentofthiskindofhighspeedmovingpartshasbeenobtainedunderdynamicba

4、dwithitscomputationconditbnBythesimplificationofthebeam,thedefinitionofitsboundaiycon2ditbn,andAPDLlanguageapplication,tlieparametricmodelareanalyzedThroughtheanalysisofpunchallowance,thedesigndatafortheseno2beamhasbeenachievedwidiscientificmethod,wh

5、ichistotallydifferentfromthetraditbnalanalogymethodinthisindustiyTheresearchshowsthatthethinwallstructurehasahiostnoaffectonthemachineac2curacybecausethebeamhasenoughrigidityinbothXandYandtlieweightofthemachinet)olcanbefurtherlightenedt)cutdieproduct

6、costKeywords:CNCturretpunchpress,feedingsystem,FBV1,optinizationdesign数控转塔冲床是一种加工多孔薄板的自动化设备•由于机床公称力大，进给速度高，且冲压频率高，在工作过程中，往往会引起运动部件的抖动，甚至造成进给机构的横梁变形，引起冲孔位置精度下降,模具寿命缩短，因此数控转塔冲床横梁结构设计的优劣将直接影响设备的加工速度加工精度工作稳定性和辽靠性山•本文以大型通用有限元分析软件ANSYS为分析工具,对进给系统中的矢键部件横梁进行

7、有限元建模及静态特性分析，并在分析的基础上，根据轻量化设计的思想®，对横梁结构进行了优化设计.1横梁结构静态特性分析1.1横梁有限元模型的建立在CAD软件中建立的分析对象几何模型可以通过ANSYS与CAD软件的接口直接导入ANSYS坯境中.在建模过程中，需要对模型进行简化使模型易于建立和分析，并确保原始分析对象的主要结构力学性能不发生变化.考虑下列假设和简化：(1)忽略横梁上明显不会影响其整体强度和刚度的部分细节，如弯角筋板等；收稿日期：20102)3215.通讯联系人：丁卫红，讲师，研究方向:

8、机械制造及.自动化.E2nail:63032@njnueducn（2）各折弯部件之间的焊接假设为等强焊接,其强度等于折弯件本身的强度.横梁有限元模型图如图1所示.1.2载荷与边界约束条件在数控转塔冲床实际工作中，横梁上的夹钳将夹紧板材，并以10m/W的加速度在导轨上高速运动，到达给定位置进行冲压加工•由于横梁采用的是钢板焊接薄壁结构，本身重量和受到的载荷有限，因此分析中主要考虑横梁高速运动下，结构质量或惯性载荷的作用⑶.考虑横梁的结构所含的质暈分布以及横梁的加速度相矢採用分布载荷⑷,表达式⑷如下