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自動衝床工作台板的剛性研究
- 2019-12-16-

       自動衝床工作台板的厚度需根據客戶要求進行設計。為了滿足不同剛性的要求,對不同厚度、不同材質的工作台板進行了模態分析,再由固有頻率與質量反求工作台板的剛度,找出剛度隨材質及厚度變化的規律。由分析得出了綜合考慮剛性、減振性及經濟性的工作台板設計及選材方案,該方案能夠滿足不同剛性的要求。

1、引言 工作台板作為壓力機的重要零件,起到下連機身、上連模具的作用。工作台板的厚度直接影響到裝模高度,對於普通開式壓力機,裝模高度有統一的設計標準:一機部標準JB 1395-74,工作台板的厚度尺寸基本一致。

2、計算公式 直接計算零件的剛度較複雜,可以運用Solidworks軟件中的插件COSMOSworks計算出零件的固有頻率,再通過式(1)進行轉換得到式(2),即可計算出零件的剛度k。

3、將龍門高速衝床工作台板的材質取為軟件自帶的材質:灰鑄鐵、合金鋼、鑄造碳鋼、普通碳鋼,各材料的機械性能將工作台板下平麵進行部分固定(機身落料孔為450 mm*305mm,不加約束),根據滑塊底平麵尺寸,設定模具的長寬尺寸為360mm*300mm,在上述區域施加450 kN的載荷。

4、結果分析將4種材料製成的工作台板第一階固有頻率及剛度隨工作台板厚度變化的關係,結合可看出:

(1)隨著工作台板厚度的增加,對於上述4種材料,一階頻率先增大至一定數值後緩慢減小;

(2)隨著工作台板厚度的增加,對於上述4種材料,工作台板的剛度始終增大且增大的幅度逐漸減小;

(3)厚度相同時,由合金鋼、鑄造碳鋼、普通碳鋼做成的工作台板的固有頻率和剛度差別不大;

(4)工作台板材料不同,一階頻率是不同的,材料的彈性模量越大,一階頻率也就越大;

(5)相同彈性模量的材料,一階頻率隨著抗拉強度的增大而增大;

(6)精密高速衝床對於相同受力方式以及相同結構形式的工作台板,一階頻率出現極大值時所對應的厚度幾乎不變,本台板對應的厚度為100 mm;

(7)可以看出,影響剛度的主要因素為固有頻率和質量。工作台板厚度從70 mm開始增加,當一階頻率增加到峰值時,可以算出頻率增加了約11%,質量相對於70mm厚度時增加了近60%,由此可以看出,在這一變化中,質量對於剛度起到了很大作用。

5 結論 從以上分析可以看出,對於特定結構的工作台板,其一階固有頻率在工作台板厚度發生變化時存在極大值,一階固有頻率極大值對應的厚度範圍對於上述4種材質幾乎一致。由於考慮了材料的減振性能,開式高速壓力機的工作台板材質一般選用灰鑄鐵;當為了適應裝模高度而需要大大減小工作台板厚度時,可以將材質更換為普通碳鋼,台板的剛度就可以得到很大的改善,同時也縮短了加工周期;當需要減小裝模高度而很大程度上增加工作台板厚度時,對於鑄造台板容易出現鑄造缺陷,影響使用,可以在自動高速衝床工作台板和機身之間加一過渡墊板。