高速精密压力机预应力机身有限元分析.pdfVIP

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 为此必须给拉紧螺杆施加预紧力 ，使机 身受压 ，产生 高速精密压力机能够高效率 、高精度地加工精 一 定的预压缩量 。根据预应力 闭式组合机身 的结构 密复杂零件 ，生产率为普通压力机的6～10倍 。高速 及受力特点 ，建立组合机身的预紧状态模型和工作 精密压力机工作时承受较大载荷 ，其强度和 刚度对 状态模型 。在预紧状态 ，机身仅受预紧力作用 ，预紧 于整机 的安全和产 品精度质量有决定性意义 1『】。保 力 由液压螺栓施加 。 证机 身 的垂直刚度和水平 刚度是实现压力加工 时直 机 身受力情况简 图如 图 2所示 。图中 2a为压力 线度 、水平度 、垂直度 的关键 1【]，通常是对组合式机身 机预紧前情况 ，2b为压力机预紧后情况 ，2c为压 力 施加预紧力来提高机身刚度 。 机工作 时情况 。 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 I P P 下变形最小 ，保持稳定 的工作状态 。 P P 1 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 一 成 ，如 图 1所示 嘲。各部分之 间 — ， 、 (a) (b) (c) 由拉紧螺杆施加预紧力连接 ， 图2 螺栓和立柱力学模型示意图 其 间不允许产生 间隙和错移 。 (a)预紧前 (