折弯机结构优化设计分析

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折弯机结构优化设计分析

作者:王俊

来源:《科技创新与应用》2013年第17期

摘要:随着科学技术的不断发展,数控折弯机的优化研究,成为机械设计的重要内容。

文章首先介绍了参数化建模方法,然后从参数化模型、模型建立的边界条件等方面,分析了参数化模型。最后,论述了模型参数化分析结果,实现最轻折弯机设计的优化目的。

关键词:折弯机;优化设计;参数化建模

引言

折弯机的工作原理是基于滑块的上下往复运动,通过模具对板材进行弯曲和成行加工。折弯机在现实中使用广泛,并且具有良好的通用性、操作简单及模具更换更加方便等优点。近年来,随着科学技术不断发展,折弯机已实现了数控化控制,在机械操作、效率、加工精度等方面,均有了质的飞跃。但折弯机也存在着一些缺点,如部分结构不合理,导致加工精度较差、成本较高等。本文通过参数化建模方法,对折弯机各部件进行受力分析,并进行优化设计,使折弯机的性价比达到最优。

1 参数化建模方法

参数化建模法是基于有限元模型的建设,并在原有拓扑关系不变的前提下,依托分析、修改参数,以达到约束、负荷大小及不同尺寸的多种设计。这样一来不仅可以有效地减少分析成本和提高分析效率,而且依托模型可以对分析进行优化,达到设计优化的效果。

本文以500KN数控折弯机为对象,进行参数化模型的优化设计研究。通过静态分析及优化设计,实现降低重量、提高使用效率的目标。如下表1所示,是500KN数控折弯机的主要参数。

2 参数化建模分析

2.1 参数化建模

在参数化模型的建立中,主要针对有限元模型的建立,以对墙板、工作台、滑块进行简化。在建模的过程中,为节约成本,可以建立1/2实体模型,并使用APDL语言。同时,针对折弯整体结构的综合考虑,以SOLID92为单位,并通过自动网格,实现参数化模型构建。

在数控折弯机的结构分析中,多半针对折弯机的机身、工作台及滑块等内容,进行计算分析。本文的参数化有限元模型构建,是以单元(TARGE170、CONTA174)建立工作台与滑块间的“面-面”接触(如图(1))。并在此基础上,进行相关的静态计算及分析工作。

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