数控液压折弯机的结构分析和优化设计

　　前言

　　数控机床技术在社会各个生产领域中的应用使得其得到了工业领域研究人员的广泛关注，然而，在数控机床制造业的规模和速度不断发展的同时，也出现了机械效率低、使用性能下降等各类问题。数控液压折弯机是当前应用最广泛的数控机床的重要部件之一，本文通过对其概念和功能进行简要介绍，进而对数控液压折弯机的结构和优化设计方法展开了深入研究。

　　1 数控液压折弯机介绍

　　数控液压折弯机实际就是一种双缸上动式的数控液压折弯机，其通过借助伺服比例阀中安置的各个阀门所发出的动作，对左右油缸的返回及伸长进行驱动，并带动滑块的升降运动[1]。在滑块的同步方面，主要应用全闭环电液伺服控制技术，两侧光栅尺将滑块本身的位置信号反馈回数控系统，而后，数控系统对同步阀的开口大小进行同步控制，并对油缸中的优良进行自动调节，最终，实现滑块轴的同步运行，并使其始终保持同工作台的平行状态。

　　2 数控液压折弯机的结构分析

　　2.1 机身结构静态分析

　　利用ANSYS有限元分析法对数控液压折弯机机身的总体位移分布以及X、Y、Z方向上的位移分布与机身喉口出的位移分布进行模拟分析，从而计算出折弯机上述5个方向上的位移分布量。通过分析发现，折弯机自身在工作过程中的形变可以基本满足数控精度的要求，但在喉口方面，由于其下部位置的应力较大，且最大时可达169MPa，超出了折弯机正常的允许应力（160MPa）。而在实际工作过程中，最易出现疲劳而产生断裂的部分也为折弯机喉口出，故应对喉口处这一区域进行优化，通过适当减少其应力值，从而保证结构自身强度[2]。

　　2.2 滑块结构静态分析

　　利用ANSYS有限元分析法对数控液压折弯机滑块在三种不同载荷情况下的位移分布进行模拟分析，三种情况分别为，滑块全长受载、中间受载和偏载。研究结果表明，滑块处于全长受载时，其发生的型变量最小；当其承受中间荷载时，其发生的型变量最大。因此，在实际应用过程中的，应该尽量避免折弯机滑块中间受载的情况发生，应尽量以偏载工况为主。对于一般的数控液压折弯机而言，滑块约束的加载情况可通过刚度分析来进行了解，而正常滑块刚度所产生的折弯机滑块工作精度大都只能达到B级，并不能满足产品的精益生产，故应对滑块此部分结构进行优化，从而提高产品的精益程度。

　　2.3 工作台静态分析

　　仍然利用有限元分析软件ANSYS对数控液压折弯机工作台在全长受载以及中间受载和偏载的三种情况下的变形场进行受力分析。当抽全长荷载时，工作台产生的性变量最小；当承受中间荷载时，型变量最大。但根据ANSYS软件分析结果可知，工作台的变形要大于滑块在相同工况下的变形，产生此种现象的原因在于，工作台中间具有三个长方形的小孔，主要用于补偿油缸的安装，以达到对滑块变形进行补偿的目的。