双动挤压机内置穿孔装置液压支撑系统结构强度分析.pdf

文 章 编 号 1 6 7 2 01 2 1 2 01 4 0 4 0 0 3 6 0 4 双 动 挤 压 机 内置 穿 孔 装 置 液压 支撑 系统 结构 强 度分 析 张 大 伟 - 。张 童 童 ，赵 升 吨 。 张君 ， 胡 阳虎 ，段 丽 华 1 ． 西安 交通大 学 机 械工 程 学院 ， 陕 西 西安 71 0 0 4 9 ； 2 ． 中 国 重 型 机 械 研 究 院 有 限 公 司 ， 陕 西西 安7 1 0 0 3 2 摘要 穿 孔装 置液压 支 撑 系统是双 动挤压 机 内置 穿孔 装置 的 重要组成 部 分 ， 其 结构 强度 对穿 孔针 运 动及 定位 的控 制 以及设 备结 构安全 有 着重 要影 响。 基于 AB AQUS软件 环境 ， 分 别建 立 了穿 扩 孔过 程 和 固定针 挤 压过 程 的 内置穿 孔装 置液 压支 撑 系统结构 强度 分析 有 限元模 型 ，并对 不 同工况 条件 下 的关键零 部 件进 行 有 限元分 析 。结果 表 明 0 ． 1 5 ～ 0 ． 3 0 F情况 下 ， 所设 计 内置 式穿孔装 置 液压 系 统 的强度 和 刚度 符合 要 求 ； 穿 扩 孔 时 ， 穿孔 缸 活塞杆 和 缸体 的应 力和 位 移随 系统 压力 增 加而近 似 线性 增 加 ； 而 固定 针 挤压 时 ， 工作 主 缸 缸体 的应 力和位 移 不随穿 孔装 置液 压支 撑 系统压 力变 化 而变化 。 关键 词 机械 设计 ； 双 动挤压 机 ； 穿孔 装置 ； 支撑 系统 中 图 分 类 号 T G3 7 5 文 献 标 识 码 A 1前 言 带 有 穿 孔 系统 的双 动挤 压 机 是生 产 高性 能 、 高 质 量 的空 心型材 和无缝 管材 的关 键设 备 。活 塞式 内 置 穿孔 系统 不需要 设 置穿孔 动 梁 ，结 构 简单 、重 量 轻 、 开档 小 、 穿孔 精 度 高 l 1 2 1 ， 有 利 于提 升 机床 整 体 性 能和 市场竞 争力 。内置式 穿孔 系统 的液 压支 撑 系统 对实 现穿 扩 孔过 程 、 固定 针 挤 压 过程 稳 定进 行 和 保证 产 品质量起 着 重要作 用 。 x l3 ．, J -, 民用 分析 了穿孔 针 的受力 ， 对 穿孔 针和 其配 合 工具 的结构 优化 进行 了探讨 。 王力莉 I4 ]采 用有 限元 方法 分析 了空 tk , 锭 固定 针挤 压时 ， 穿孔 针 的应力 、 应 变情 况 ， 提 出改善 穿孑 L 针 强度 的措 施 。 杨 大详 和杨红 娟 l5 详 细 阐述分析 了 1 2 5 MN双动挤 压 机 内置穿 孔装 置 的液压 系统 控制 回路 和工 作过程 。 韩 泓嘲 提 出 了一 种通 过穿 孔针 液压 系统 动作 控制 和挤 压速 度控 制 实 现 提高穿 孔针 定位 精度 的方 法 。张君 [7 ．8 1等 采用 有 限 元 法对 双动挤 压机 工作 主缸 、 前 梁 、 后 梁等 大 型部 件 进 行 应 力 分 析 ， 优 化 调 整 结 构 ， 降 低 应 力 集 中 。 前对 内置 式穿 孔 系统 的研 究 多集 中于 穿孔 针 优化 及强 度校 核 、液压 系统控 制 原理及 工 作 高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项 0 4 专 项 项 目 2 0 1 1 Z X0 4 0 1 6 8 1 2 01 4 0 2 2 1 张大伟 1 9 8 2 一 ， 男， 博士， 讲师， 从事先进加工工艺及设备 研究 过程 ，很 少 涉及 到穿孔 装 置液压 支撑 系 统 的结构 强 度分 析 。穿孔 装 置 的液 压支 撑 系统结 构 强度 对整 个 设备 结构 安全 起着 重要作 用 。 此外 ， 穿孔 活塞 缸 的缸 体 是挤 压机 主工作 缸 的柱塞 ，有 必要 建立 工 作 主缸 和穿 孔缸 耦合 作用 下 的有 限元模 型 。 因此 ， 本 文采 用 有 限元 方 法研 究 了穿 扩 孔 、 固定针 挤 压 情 况下 的 穿 孔装 置液 压系 统结构 强度 ，分 析 了应 力 和位 移分 布 情 况 。 2内 置 穿 孔 装 置 液 压 支 撑 系 统 结 构 以 1 6 MN双 动挤压 机 内置 式穿 孔装 置 的液 压 支 撑 系统 为 例 ，对 双 动挤压 机 内置穿 孔装 置 液压 支撑 系统 结构 进行结 构 强度分 析 。 如 图 1所示 ， 双 动挤 压 机主工 作缸 为柱 塞缸 ，穿 孔 活塞缸 的缸 体就 是 工作 主 缸 的 柱 塞 。 图 1 内置式 穿孔装置液压缸结构示意 图 穿孔 力是 双动 挤压 机 主要参 数之 一 ，一 般按 挤 压 力 的 1 5 ％～ 3 0 ％设 计选 定闭。 因此 可 由式 1 确 定公 称 穿 孔 力 。 0 ． 1 5 ～ 0 ． 3 0 F 1 式 中 公 称 穿孔力 ； 卜公 称挤 压力 ， 本 文 为 1 6 MN。