针对液压垫结构优化设计

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1、对上述一=种r：况，采用ANSYS进行有限冗分相对于液压垫顶平面整体变形很小，可以忽略不计，析，取T况一的液压垫顶平面向变形等值线图，如因而可以降低顶板的厚度，而增加抗弯筋板的厚度图3所示，并将各丁况的结果列表1所示。或数量，以达到更加均匀的应力分布，具体将在后面详述。#—===、＼、(4)从_三种工况下顶板的应力情况来看，顶板＼应力均较为富裕。从最为恶劣的况一的有限元计算结果来看，侧围筋板3、6应力均较小，其大部分＼应力为l8～37MPa，较为富裕，因此可减小该处筋板厚度。＼＼吾／＼3优化设计方案冈3丁况一下液A压一B

2、垫!C顶一D平E面Fz向G一H变一形工一等值线图根据上文的分析结论，给出两种优化方案。方案44322l100表1有限元计算结果一：液压垫结构保持不变，改变板料的厚度；方案二：部分改变板料的厚度，长边方向增加筋板。I况顶平面变形顶板虚力最大顶板大部分整体大部分，mm应力，MPa应力／MPa应力／MPa3．1优化方案一详解(1)降低顶板1厚度(原板厚65mm)，取大部分0．405318—3656-113应力为70MPa(Q235钢板许用应力lI)，则其厚度町0．264515-3044-77降为：65x、／745(mm)(经验

3、公式)。0．1053【7—3533-66(2)增加筋板2、4、5的厚度(原板厚40ram)和高度，增加液压垫油缸安装面至液压垫顶平面高度，有限冗计算结论分析：考虑到设计空间，该尺寸南305mm增加至375mm。(1)从三种工况的计算结论来看，工况一为最恶按上述经验公式，取大部分应力70MPa，板料厚度可劣]况。根据图3所乐z向变形等值线图可知，液压垫顶平面周边相对中间向下变形占=0．40ram，换算为增加为：40x、／T一50(1Tim)。挠度(K-~／L。其中，J为液压垫长边方向尺寸，In)，则(3)侧罔筋板3、6受力

4、较小，减小侧围筋板的厚K=0．232mm／m(一1／4300mm／mm)。目前国内液压机度，取大部分应力为70MPa，按_卜述的经验公式，则设计制造还没有统一的家刚度标准，液压机刚度该板厚度可降为：40x、一30(mm)。要求一般较机械压力机要低(拉伸加工用通用压力(4)筋板2、5底部材料几乎无应力，按i种计算机刚度在1／6000～1／6600fI)，根据对相关文献检索工况，可以改为矩形结构，去掉底部伸出的冗余材和笔者T作中对多家国内外知名液乐机生产厂家液料，但考虑到该部位需要承受液压垫导轨部分反力，压机梁和下梁的有限元

5、计算表明，液压机下梁因Jt'k沿用原结构。刚度取1／5000～1／6000比较合适，而对液压垫刚度3．2优化方案二详解取值的计算日前还鲜有报道，因此笔者认为，液压垫(1)取方案一的【1)、(3)、(4)与方案二相同。设计亦可取1／5000～1／6000刚度标准。因此本文所(2)-N加长边方述液乐垫刚度略低于标准值。向的筋板数量，筋板(2)1一况一的大部分应力值也较大，油缸支撑处厚度取30ram，原筋筋板2、4、5(如网2所示)应力集中较大，很可能会板2、4、5厚度不变。产生拉裂裂纹，应注意坡口和焊接质量。分析其原增加液压

6、垫油缸安生弯曲压装面至液压垫顶平2、4、5高面高度，由305ram从而减小增加至375mm。方案二的液压冈4优化方案二的液压垫结构大局部凹垫结构如图4所示。杆接触而凹陷变形4对比分析对优化结构方案一、二按前文所述的最恶劣工曲载荷，因而中间筋板厚度应比侧围筋板要大，也可况一进行有限元计算，将结果列表2所示，两种优按本文所述优化方案二，增加中间筋板的数量来增化结构方案与原结构的液压垫重量对比如表3所强液压垫的抗弯强度。示。(3)液压垫油缸支撑面到液压垫顶板的距离在满足设计空间的条件下，取值越大越好。其原理是增表2优化方案工况

7、一计算结果加了油缸支撑面的抗弯截面模量，从而减小该部位方案顶平面变挠度／顶板应力最顶板大部分整体大部分筋板的弯曲应力。形／mm(1Flm／mIt1)大应力／MPa应力／MPa应力／MPa(4)本文所述的优化方案达到了增加液压垫刚0．341／50007327-4831-62度、满足设计强度，同时减轻设计重量的优化设计目0．311／55507224-4834-68标。(5)本文所述的经验公式计算预期板厚所对应表3液压垫重量对比的应力值与其后的优化设计方案算例很好地吻合，原结构方案一方案二说明该公式基本可以应用在对板料厚度取值

8、的估算中。重量／kg208418321964(6)所述的液压垫设计的一些规律适用于机械分析可知，优化方案一和优化方案二的液压垫压力机气垫的结构设计中。刚度均高于原结构，其刚度在1／5000～1／6000内，顶【参考文献】板的最大应力和整体大部分应力基本等于预设值，[1]张清林，小松勇．伺服冲床的构造及使用方法全析[J