基于ANSYS Workbench的数控液压折弯机机身优化设计

范云霄，张厚慈，金宇

（山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛266590）

0 引 言

数控液压折弯机是一种在工程中应用广泛的板材加工设备。折弯机的机身是折弯机承受工作载荷的主要部件之一，机身刚度不仅影响折弯机的性能和使用寿命，还直接影响机床上模具的寿命和产品精度［1］。本文以某型号的液压折弯机为研究对象，利用ANSYS Workbench 对折弯机机身进行静力学分析，根据结果对其进行优化设计。

1 建立折弯机机身有限元模型

本文采用ANSYS Workbench 的DM 模块直接建立折弯机机身的三维模型，建模过程中采取了以下简化原则［2］：

1）忽略左右侧板上的吊装孔和安装其它装置所做的小孔；2）省去用于底部固定的筋板或地脚螺栓，改为把底板直接和底面固定的约束方式；3）省去对整体受力影响较小的附件，如连接板、油箱等；4）将一些焊件视为整体结构，暂不考虑焊接对结构的影响；5）忽略其它一些影响不大的细节，如圆角、倒角等。

根据以上原则，建立的机身模型如图1 所示。

图1 机身模型

2 机身的静力学分析

在ANSYS Workbench 中进行静力学分析的步骤为：1）建模；2）添加材料属性；3）划分网格；4）施加载荷与约束；5）进行分析；6）查看结果。

建立好模型后，在ANSYS Workbench 的材料库中选取结构钢材料，其弹性模量为2×105MPa，泊松比为0.3。然后进行网格划分，采用的方法为自动网格划分法，划分后的网格如图2 所示，其中共有11 251 个节点，5 314 个单元。该型号折弯机的公称力为1 000 kN。折弯机工作时油缸受到滑块对它的反作用力为500 kN，方向为垂直向上；……