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旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)是基于旋轉(zhuǎn)鍛造工藝設(shè)計(jì)開發(fā)的一種鍛壓設(shè)備。設(shè)備在工作時(shí)，旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)本體承受全部載荷，本體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析和剛度分析直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。如果用傳統(tǒng)的材料力學(xué)方法計(jì)算本體的強(qiáng)度和剛度， 通常要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行較大的力學(xué)模型簡(jiǎn)化，計(jì)算結(jié)果的失真性較大。應(yīng)用有限元分析法，能很好地解決強(qiáng)度和剛度的計(jì)算問題，隨著商用有限元分析軟件功能的不斷完善，計(jì)算結(jié)果的精度也不斷提高。其中主要用有限元軟件ANSYS對(duì)旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)本體進(jìn)行有限元分析。
旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)本體由機(jī)架和動(dòng)梁構(gòu)成。本研究的旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)采用組合式機(jī)架，由上、下橫梁，左、右立柱和4根拉緊螺栓組成。上、下橫梁和立柱通過拉緊螺栓組成一個(gè)整體。為防止各部分間的相對(duì)錯(cuò)移而精確定位，采用方鍵在立柱和橫梁的結(jié)合面間兩向定位。左、右立柱對(duì)應(yīng)四角上裝有導(dǎo)軌，以便和動(dòng)梁上的導(dǎo)軌面相互滑動(dòng)配合，動(dòng)梁采用箱形結(jié)構(gòu)，用滑動(dòng)導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)與機(jī)架間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了保證鍛件精度，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有如下要求：動(dòng)梁和機(jī)架各部分的變形量不應(yīng)超過2 mm，導(dǎo)軌每米長(zhǎng)度上的變形量不大于1 mm，安全系數(shù)n≥2.5，確保機(jī)床具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
壓機(jī)本體的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在ANSYS軟件中很難建立3D模型，本次分析用UG對(duì)鍛壓機(jī)本體進(jìn)行建模，通過ANSYS軟件數(shù)據(jù)傳輸接口直接調(diào)用。在工作行程最大時(shí)，機(jī)架受力最大，因此選取這一時(shí)刻對(duì)機(jī)架作靜態(tài)分析。此時(shí)，下梁受到液壓缸向下的壓力p，動(dòng)梁和上梁承受向上的反力p′。為了精確揭示機(jī)架的應(yīng)力情況，同時(shí)縮短計(jì)算時(shí)間，考慮到機(jī)架和動(dòng)梁結(jié)構(gòu)和受力具有對(duì)稱性，取一半作為有限元分析模型。
旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)幾何形狀復(fù)雜無法采用簡(jiǎn)單的單元進(jìn)行建模，故采用10節(jié)點(diǎn)的 SOLID92四面體單元，這類單元與模型邊界能很好匹配。材料屬性定義為線性、各向同性，且不隨溫度變化。材料的彈性模量為206MPa，泊松比為0.3，密度為7800kg/m3。
定義單元屬性后，為模型劃分網(wǎng)格。在上梁、立柱、下梁連接及拉桿、螺母接觸面等可能出現(xiàn)較大應(yīng)力和變形的部位網(wǎng)格劃分較密，以便能更準(zhǔn)確地反映該處的應(yīng)力值及變形量。旋轉(zhuǎn)鍛壓機(jī)本體單元總數(shù)為56489個(gè)，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為97807個(gè)。
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