高速精密压力机预应力机身有限元分析.pdf

文章编号：1672—0121(2015)04—0009—04 高速精密压力机预应力机身有限元分析 盛娟t。何敏z (1．江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司，江苏徐州221008； 2．徐州工程学院机电工程学院，江苏徐州221111) 摘要：为研究高速精密压力机机身稳定性，本文对公称力为1250kN的高速精密压力机建立有限元模 型，根据螺杆一立柱的载荷一位移图确定预紧力，采用接触单元研究机身工作时的闭合状态，采用预紧力单元 模拟拉紧螺栓的预紧力。计算了机身受2000kN预紧力，2000kN预紧力+1250kN工作载荷这两种工况下的 应力、位移、接触状况。最大工作载荷下的机身等效应力最大值为395MPa，位于螺杆下端与螺母旋合处，但 机身是安全的，各部分的接触状态良好，在选定的预紧力下机身结构是闭合的。结果表明采用接触单元和预 应力单元对压力机机身进行模拟计算是有效的，能够反映机身结构的稳定性。 关键词：机械设计；高速精密压力机；有限元；预紧力；接触；结构稳定性 中图分类号：TG315．5 文献标识码：A DOI：10．16316／j．issn．1672—0121．2015．04．002 O引言 高速精密压力机能够高效率、高精度地加工精 密复杂零件，生产率为普通压力机的6～10倍。高速 精密压力机工作时承受较大载荷，其强度和刚度对 于整机的安全和产品精度质量有决定性意义『1】。保 证机身的垂直刚度和水平刚度是实现压力加工时直 线度、水平度、垂直度的关键【1]，通常是对组合式机身 施加预紧力来提高机身刚度。 本文对公称力1250kN的高速精密压力机建立 有限元模型，并对两个工况进行有限元分析计算，研 究机身位移及接触状况，以保证压力机在工作载荷 下变形最小，保持稳定的工作状态。 1高速精密压力机分析 组合式机身由上下横梁、 左右立柱、工作台及底座组 成，如图1所示嘲。各部分之间 由拉紧螺杆施加预紧力连接， 其间不允许产生间隙和错移。 模具在高速压力机的驱动下高 速 艇动。 机身由上横梁、左右立柱、 图1机身结构简图 下横梁通过螺杆和拉紧螺母组合成一体，压力机在 工作时，上下横梁与立柱之间不得产生间隙和错移。 收稿日期：2015—02—06 作者简介：盛娟(1980一)，女，工程师，从事机械压力机设计研究 为此必须给拉紧螺杆施加预紧力，使机身受压，产生 一定的预压缩量。根据预应力闭式组合机身的结构 及受力特点，建立组合机身的预紧状态模型和工作 状态模型。在预紧状态，机身仅受预紧力作用，预紧 力由液压螺栓施加。 机身受力情况简图如图2所示。图中2a为压力 机预紧前情况，2b为压力机预紧后情况，2c为压力 机工作时情况。 一 P P — 』 I P P 1 ， 、 (a) (b) (c) 图2螺栓和立柱力学模型示意图 (a)预紧前 (b)预紧后 (c)32作状态