YZ45型液压机机架的有限元模型设计及优化

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1、机械设计与制造第6期12MachineryDesign&Manufacture2014年6月YZ一45型液压机机架的有限元模型设计及优化袁林，侯力，董璐，游云霞(四川大学制造科学与工程学院，四川成都610065)摘要：作为YZ-45型液压机的关键部件，为了提高其机架的强度和可靠性，设计采用钢丝预紧结构。首先阐述了铜丝预应力机架疲劳强度高于非预应力机架的原理，并在此基础上做了设计，采用三维造型软件做了精确的建模并做了较详细的有限元静力学分析，证实了设计的机架无论预紧还是工作时都安全。但发现机身承受的压应力较

2、大且分布不均匀，所以对初步模型做了优化设计，对半圆梁和固定工作台的结构做了改进，且除立柱(35CrMo)~半圆梁的材料换用ZG310-570H，其余部件改用45钢，并做了有限元分析。分析结果表明：机架预紧和工作时最大应力分别较原设计减少了41．87％和66．2％，所以机身的安全陛更高，成本更低，且研究成果已生产出相关设备并运行良好，为实际制造加工提供了参考依据。关键词：液压机；机架；钢丝预应力；有限元静力学分析；优化设计中图分类号：TH16；TU3l1；TG315．4文献标识码：A文章编号：1001—39

3、97(2014)06—0012—05DesignandOptimizationoftheFiniteElementModelofFrameinYZ-45HydraulicPressYUANLin，HOULi，DONGLu，YOUYun—xia(SchoolofManufacturingScienceandEngineering，SichuanUniversity，SichuanChengdu610065，China)Abstract：AsakeypartinYZ—45hydraulicpress．stee

4、lwireprestressedstructureWO$desigenedtoimprovethestrengthandreliabilityoftheframe．Firstly，explcdnedwhythefatiguestrengthofawireprestressedflameishigherthanthatofanon—prestressedframe’Stheoretically．A3Dmodelingsoj~warewasusedtomodelpreciseZyandtoanalysewit

5、h．finiteelementmethodfortheformerstructure．Theresultsindicatedthatthestressm粥largeanddistributedunevenly．althoughtheframeWONsafewhetheratworkoronpreload．Therefore，thestructureofsemicirclebeamsandthefixedtablewereoptimized，andthematerialWONreplacedbyZG310-

6、570Hforbeamsand45steelforotherpartsexcept35CrMoforcolumn．Afterstaticanalysis．theresultsshowedthatthemnstressWONreducedby41．87％onpreloadand66-2％atworkrespectively．Therelatedequipmentswereproducedandusedinfactory，andareingoodoperation．Referenceshavebeenprov

7、idedfopracticalmanufacturingprocess，provesthattheframeissaferandcheaperKeyWords：HydraulicPress；Frame；SteelWirePrestressed；FiniteElementStaticsAnalysis；Optimization丝缠绕开式机架，随后前苏联、美国、日本等也相继开展了钢丝缠1引言绕结构的研究[10-11】。我国从20世纪70年代也开始了相关的研究液压机是制品成型生产中应用最广的设备之一，被广泛地并

8、取得了重大成果_】01，缩小了与世界先进水平的差距。至今全国应用于材料成型、硬质合金、复合材料的加工等领域，已经成为工各种钢丝缠绕材料成形压机投放市场达到1000台左右⋯1。所以业生产中必不可少的设备之一。液压机的机架重量占装备总重对45MN液压机的机架结构设计拟采用钢丝缠绕预紧结构。量的60％以上，是重型液压机中价值最高的部件。Yz-45型液压机可用于航空航天、军工产品或车辆零件(如2预应力钢丝缠绕组合式机架的优点刹车片)等