一种矫平机上箱体有限元分析与优化_张冠.pdf
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1、第 3 期0引言矫直机主要通过轧件产生弹塑性弯曲变形达到矫直的目的。矫直机由上箱体、上辊盒、下箱体、下辊盒和驱动装置组成。板料矫平时,板料产生弹塑性变形,产生挤压力,通过矫平辊对上下箱体进行挤压,使箱体产生弹性变形,箱体的变形影响矫平效果。目前市场上对高强板、超高强板需求越来越多,高强板和超高强板对矫平机箱体的刚性要求越来越高。本文针对高强板和超高强板的矫平,对矫平机上箱体进行有限元分析并结构优化,提高箱体的刚性,满足高强板和超高强板的矫平需求。1上箱体的结构目前市场上大多数矫平机上箱体为正方体结构,中间采用筋板交叉焊接。如图 1 所示上箱体为 19 根 45mm、长度1350mm 矫平辊的上
2、箱体,重量为 1863kg,尺寸为长宽高=1685mm1150mm355mm。2上箱体的有限元分析2.1 建模根据矫平机实际尺寸进行建模(图 2),导入有限元软件,识别几何特征,创建连接,创建分析参数。2.2求解对模型建立边界条件,在蜗轮箱的安装位置增加固定约束,在立柱位置增加压力,在矫平约束增加压力。如图 3 所示。确定载荷。板料参数:钢板厚度 h=2mm,钢板宽度 b=1000mm,钢板屈服强度 S=800MPa,钢板速度v=10m/min,矫直辊数量 n=19 根,矫平辊直径 D=45mm,矫 平 辊 中 心 距 t=51mm,弹 性 模 量 E=210000MPa。矫直辊转速:n0=v
3、D=70.771(转/min)弹性弯曲力矩:图 2矫平机上箱体模型收稿日期:2022-12-06;修订日期:2023-01-15作者简介:张冠(1986),男,硕士,工程师,从事板料开卷矫平冲压设备设计与研发。E-mail:一种矫平机上箱体有限元分析与优化张冠1,李胜光2,吴家兴2,李来2(1.济南舒兹米勒自动化设备有限公司,山东 济南 250000;2.济南艾斯拓自动化设备有限公司,山东 济南 250000)摘要:对矫平机上箱体进行有限元分析,根据分析结果,优化上箱体结构,再对优化后的结构进行有限元分析。通过云图和图表对两个箱体的分析结果对比得出:优化改进后的箱体整体位移变化大幅减小,对提高
4、矫平机的矫平效果有积极意义。为高强板、超高强板矫平机的设计提供了理论支持。关键词:矫平机;上箱体;有限元分析;结构优化;高强板中图分类号:TG333.4文献标识码:ADOI:10.16316/j.issn.1672-0121.2023.03.016文章编号:1672-0121(2023)03-0067-03第 58 卷 第 3 期Vol.58 No.3CHINA METALFORMING EQUIPMENT&MANUFACTURING TECHNOLOGY2023 年 6 月Jun.2023图 1矫平机上箱体67-第 58 卷MS=SS=Sbh24=800(N m)弹性弯曲力矩:Mw=SW=S
5、bh26=MSe=533.33(N m)矫直辊总压力:P=4(MS+Mw)(n-2)t=1777.78(kN)2.3计算结果上箱体在矫平时,整体的位移变形如图 4 所示。其中,变形最大位置为 0.24mm,最小位置为 4.610-5mm。3上箱体的结构优化针对箱体中间变形大,优化箱体结构,增大箱体中间的抗弯截面模量,将整个箱体设计屋形结构,改善箱体中间的变形量。3.1优化后的箱体建模根据优化后的矫平机箱体进行建模,导入有限元分析软件,识别几何特征,创建连接,创建分析参数。如图 5 所示。3.2求解对模型建立边界条件,在蜗轮箱的安装位置增加固定约束,在立柱位置增加压力,在矫平约束增加压力。如图
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