基于ANSYS的液压机工作台的轻量化设计及改进

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1、2010年3月机床与液压Mar．2010第38卷第6期MACHINETO0L＆HYDRAULICSVo1．38No．6DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．06．004基于ANSYS的液压机工作台的轻量化设计及改进方明刚，赵韩，曹文钢，董迎晖(合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽合肥230009)摘要：建立基于ANSYS的某液压机工作台的有限元模型，模拟工作台工作时的实际工况对其进行应力、变形分析，并在此分析基础上对工作台上板进行轻量化；同时运用拓扑优化的方法对工作台结构作进一步改进，从而在满足设计要求的基础上有效地减轻工作台的质

2、量，改进工作台的结构形状，该研究工作为以后工作台的设计提供依据。关键词：液压机工作台；轻量化设计；改进；拓扑优化中图分类号：TG315．4文献标识码：B文章编号：1001—3881(2010)6一OO9—4TheLightweightDesignandImprovementofaHydraulicPress’SWorkbenchBasedonANSYSFANGMinggang，ZHAOHan，CAOWengang，DONGYinghui(SchoolofMachineryandAutomobileEngineering，HefeiUniversityofTec

3、hnology，HefeiAnhui230009，China)Abstract：Thefiniteelementmodelofahydraulicpress’SworkbenchwasestablishedbasedonANSYSsoftware．Thestressanddistortionoftheworkbenchwereanalyzedbysimulatingtheactualworkingconditions．Thelightweightdesignofupperboardwasreal—izedbasedontheanalysisresults．Th

4、elighteningoftheweightandtheimprovementofthestructurewereachievedefectivelywhichsatisfiedthedesignrequirementsbyfurtherimprovingthestructurewiththemethodoftopologyoptimization．Theresearchprovidesra—tionalguidanceandproofsforthedesignofworkbenchinthefuture．Keywords：Hydraulicpress’Swo

5、rkbench；Lightweightdesign；Improvement；Topologyoptimization现代工业生产中，冲压、锻造等各种塑性成形方1工作台有限元分析法的实现，液压机都是必不可少的设备⋯。然而，我传统设计方法中，将工作台简化为线弹性范畴内国现今液压机主体结构的设计更多采用的仍然是传统的薄板小挠度弯曲问题进行处理。由于工作台实际材料力学简化计算与经验设计相结合的方法。其存结构的复杂性，这种简化无疑存在很大不足，因而考在诸多弊端，如设计周期长、设计准确性不易保证、虑采用现今广泛运用的有限元方法进行分析。结构组件冗余、用材质量大等，从而致使

6、产品设计制考虑到有限元分析的实际需要，对工作台的螺纹造成本过高，削弱了企业的竞争力。于是，人们一直孔、移送机构安装结构、吊运结构、定位结构以及工努力探索更加先进的液压机本体设计方法。目前，国作台上板顶出孑L等结构作必要简化处理。同时考虑简内对液压机本体结构的设计和研究正逐渐从主要依靠化之后工作台结构的对称性，选取1／4进行分析。采经验设计发展到采用CAD／CAE等现代设计方法，在用ANSYS提供的8结点SOLID45三维实体单元类大型液压机模块化快速设计的理论、方法及CAD／型，材料为Q235，密度P=7．8×10kg／m，弹性模CAPWCAM等方面进行了一定

7、的探索和研究，但仍量E=2．0×10”Pa，泊松比t，=0．3。利用。ANSYS提未像汽车或其他领域应用那样广泛和成熟，所以液供的智能网格划分工具进行网格划分，并根据工作台压机本体结构的研究仍是近些年的重要研究领域。具体结构特点进行局部细化，得到的单元数598150液压机工作台作为液压机本体的一个重要部个，节点数113916个，划分得到的有限元模型如图件，也是人们进行液压机本体结构研究的一项重要1(a)所示。内容。作者采用有限元分析的方法，对工作台的应选择液压机满载时的最危险工况进行分析。该液力和变形等进行分析，进而进行轻量化，同时采用压机的公称压力为12．5

8、MPa，工作时上砧与工作台拓扑优化的方