高速冲床工作台板的刚性研究

    工作台板作为压力机的重要零件，起到下连机身、上连模具的作用。工作台板的厚度直接影响到装模高度，对于普通开式压力机，装模高度有统一的设计标准：一机部标准JB 1395-74，工作台板的厚度尺寸基本一致。随着近几年国内生产E／I铁芯、电机定转子的厂家不断增多，对高速压力机的需求日益增多，国内锻压设备生产厂家也逐渐向高速压力机领域发展，技术水平和市场占有率也不断提高。由于国内开式高速压力机还没有统一的参数标准，与之相配套的模具高度尺寸也不尽一致。这就导致在给用户提供设备时经常改动工作台板的厚度，甚至修改机身的相关尺寸以满足不同的装模高度要求。台板厚度减小时，一般采取铣工作台板下平面的方法，但当厚度减小太多时，一般需要更换材质重新投料加工。工作台板厚度减小后，自身的刚度会降低，在高速冲压时会变形加剧甚至损坏。

    本文以徐州锻压机床厂集团有限公司VH45机床用工作台板(图1)为例，就台板厚度与台板刚度之间的关系进行了分析。

    2 计算公式

    直接计算零件的刚度较复杂，可以运用中的插件COSMOSworks计算出零件的固有频率，再通过式(1)进行转换得到式(2)，即可计算出零件的刚度k。

    3 COSMOSWorks分析

    为方便起见，将工作台板的材质取为软件自带的材质：灰铸铁、合金钢、铸造碳钢、普通碳钢，各材料的机械性能如表1所示。

    将工作台板下平面进行部分固定(机身落料孔为450 mm*305mm，不加约束)，根据滑块底平面尺寸，设定模具的长宽尺寸为360mm*300mm，在上述区域施加450 kN的载荷。设定工作台板厚度的变化范围为70～130 mm，间隔5 mm做一次分析，取第一阶固有频率，计算结果如表2所示。

    4 结果分析

    将表2中所列的4种材料制成的工作台板第一阶固有频率及刚度随工作台板厚度变化的关系分别用图2和图3来表示，结合两图和表2可看出：

    (1)随着工作台板厚度的增加，对于上述4种材料，一阶频率先增大至一定数值后缓慢减小；

    (2)随着工作台板厚度的增加，对于上述4种材料，工作台板的刚度始终增大且增大的幅度逐渐减小；

    (3)厚度相同时，由合金钢、铸造碳钢、普通碳钢做成的工作台板的固有频率和刚度差别不大；