基于有限元技术的折弯机滑块分析与改进设计.pdf

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1、文章编号：1672—0121(2014)03—0038—03基于有限元技术的折弯机滑块分析与改进设计赵小满，，周欢。龚俊杰：，邵健，席美蕾：(1．江苏亚威机床股份有限公司，江苏江都225200；2．扬州大学机械工程学院，江苏扬州225127)摘要：滑块是数控板料折弯机的重要组成部分，对加工工件的精度有着重要影响。本文采用ANSYS有限元分析软件建立了折弯机整体有限元模型，对折弯机滑块进行了静力学分析，研究了滑块的应力分布与变形情况，研究发现液压缸活塞杆与滑块安装的方形开口周围应力过大。为提高该处结构强度，提出几种改进设计方案，通过有限元计算结果的比较，最终确定最合理的设计方案

2、。关键词：机械设计；折弯机；滑块；有限元分析；强度；改进设计中图分类号：TG315．5+4文献标识码：A0前言软件对滑块进行数值模拟，得到滑块的应力分布和各种箱形、盒形零部件是板件生产中最主要的变形情况，并找出薄弱环节加以改进。类型之一，其中最重要的工序是将平面板料折弯成一定角度，数控板料折弯机就是这种在冷态下将金1有限元模型建-,Or属板料弯曲成形的加工机械l1l。1．1模型的简化折弯机滑块是折弯机在折弯板材时最重要的执数控板料折弯机主要由床身、滑块、立板、挠度行部件之一。在折弯力的作用下，滑块会产生变形，补偿机构、后挡料、托料机构、模具、液压系统、电气严重影响加工工件的角

3、度和直线精度。传统的方法系统、安全防护装置等组成。本文采用折弯机整体建通常采用材料力学、结构力学等理论，将其大幅度简模的方式对其进行静态分析，针对折弯机的结构特化后进行刚度和强度的计算闭。因此在设计中，既希点和工作情况，对模型做以下简化和修改l3I：①对不望滑块能有足够的刚度和强度，又希望能减轻质量，影响折弯机刚度和强度的部件不作考虑，分析只涉节约材料。本文以公司生产的PBB一110／3100型数及床身、滑块、立板以及挠度补偿机构，忽略销孔、安控板料折弯机为研究对象，结合ANSYS有限元分析装工艺孑L以及一些尺寸细小的几何体；②滑块与导轨之间认为无力的传递，导轨仅对滑块起到一

4、定的基金项目：2011年扬州市一扬州大学科技合作基金资助项目(YZ2011145)约束作用；③地脚螺栓的固定看成刚度无限大；④假收稿日期：2013—11-22设焊接强度与锻件强度相当。作者简介：赵小满(1964一)，男，工程师，从事折弯机产品设计研发这样简化的目的是为了避免小特征与小结构件ResearchanddevelopmentofdoubleactiondrawinghydraulicpressforthickplateSONGYu~ng(HefeiMetalformingMachineToolCo．，Ltd．，Hefei230061，AnhuiChina)n垫片，同时

5、增大连接螺母尺寸，螺母高度略低于开口进行改进设计，既节约制造成本，又不增加装配及拆高度，当处于折弯时就能将力直接施加在方形开口卸难度。由计算结果可知，原A处最大应力减小为下表面。从计算结果可得原A处最大应力减小到177MPa，下降幅度非常明显；整体最大变形为52MPa，减小非常明显，与此同时方形开口下端面最1．918turn，基本没有变化。说明此方案可以有效保证大应力上升为242MPa；滑块整体最大变形会由于活结构的强度安全，达到了改进设计的目的。塞连接杆刚度不足增大为2．655mm。此方法虽然能大幅度降低滑块应力，但对活塞连接杆的强度与刚4结束语度要求非常高，同时增加了装配

6、和拆卸的难度，给生板料折弯机的结构分析与改进设计是一个复杂产维护带来不便，实际生产中需慎重选用。的研究课题，本文通过ANSYS有限元软件对折弯机3．1．4方案四滑块进行了静力学分析，主要针对滑块与活塞杆安将方形开口处圆角半径由10turn增大到20ram，装部位应力过大问题，提出了几种改进方案，分别比从滑块应力与变形计算结果可得最大应力减小为较了各种方案对滑块应力和变形的影响，并确定方272MPa；整体最大变形为1．929mrn，与改进前变形案二、四的组合为最终的改进设计方案。考虑到整个量相当。此方法对减小应力有较大帮助，并且加工生滑块中间部位所受应力程度普遍较低，下一步将对

7、产较为简便，不会增加制造成本。滑块受到偏置载荷时的应力与变形情况做进一步的3．2改进设计方案的比较与确定研究。上述四种方案计算结果的比较如表I所示。比【参考文献】较发现，方案一主要对减小变形有一定作用，而对应[1】俞新陆．板件柔性制造系统[M1．北京：机械工业出版社，2007．力减小效果不如方案二、三、四。方案二、四对减小变[2]刘翠．应用于现场的折弯机变形检测及折弯机优化[D]．兰州：形作用效果不很明显，但对应力的减小有非常明显兰州理工大学，2008．的效果。[3]翟桂强．数控液压折弯机的结构分析和优