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折彎機的設(shè)計基本上沿用經(jīng)驗設(shè)計。經(jīng)驗設(shè)計的局限在于為了滿足工作需要，常采用比較保守的數(shù)據(jù)。因此設(shè)計出的折彎機通常會造成浪費材料的現(xiàn)象，需要對其受力主體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。有限元分析折彎機的結(jié)構(gòu)特點可以確定其受力主體是折彎機C型結(jié)構(gòu)的機架。所以分析C型結(jié)構(gòu)對于折彎機的優(yōu)化具有特殊的意義。
目前在折彎機的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于機架構(gòu)件在幾何形狀、外載荷作用和約束條件等方面的復雜性，僅依靠傳統(tǒng)的材料力學方法已難以對機架的各區(qū)域提供準確的分析，不能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求。因此針對折彎機機架的各部分變形應(yīng)力未知的現(xiàn)實，本研究采用計算機輔助工程(CAE)軟件ANSYS對機架體進行了三維變形應(yīng)力分析，定量地描述機架的變形和應(yīng)力分布狀態(tài)，找出了其薄弱環(huán)節(jié)，并用實驗方法對分析結(jié)果進行了驗證。
機架結(jié)構(gòu)如圖所示，機架的上端設(shè)計有油缸安裝定位孔，供油缸嵌入定位。機架的C型結(jié)構(gòu)有筋板增加剛度，C型結(jié)構(gòu)下梁部分為壓裝用工作臺。機架下端用地腳螺釘與地面底座固定。
在建模時，根據(jù)機架的結(jié)構(gòu)特點，選用10節(jié)點的四面體三維實體單元SOLID92進行剖分，它們每個節(jié)點有3個自由度，沿節(jié)點坐標X、Y、方向平動，SOLID92有塑性、蠕變、應(yīng)力強化、大變形和大應(yīng)變的功能。模型共劃分133734個單元、212284個節(jié)點，如圖所示。機架的材質(zhì)為HT15-33，其彈性模量為120000MPa，泊松比為0.3。
折彎機在工作狀態(tài)下，C型開口上沿和下沿為主要承載區(qū)域。機架上沿主要承受垂直向上的油缸作用的工作載荷的反作用力。下沿主要承受工作臺對加強板平面的垂直向下的壓力。機架受力如圖所示。
由于機架底座是用螺栓固定在地基上，不產(chǎn)生移動和轉(zhuǎn)動，所以底座按全約束處理。
最大變形發(fā)生在C型結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)偏下部分，其中最大變形產(chǎn)生在C型結(jié)構(gòu)的下沿端點處，最大位移量為0.439 mm。
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