1 前言

机身是压力机的一个重要部件，所有的零部件都装在它上面，它在工作时要承受全部工作变形力。因此，机身的合理设计对减轻压力机重量、增加压力机刚度、提高零件的加工精度，延长模具的使用寿命等都具有直接的影响。众所周知，机身占整个压力机的比重非常大，所以对企业来讲，在保证机身强度及刚度的情况下，降低机身的成本已成为至关重要的问题。若按传统的设计方法进行计算，则不易给出准确的计算结果，且无法了解机身各部位的受力状态和变形情况。有时虽然增加了机身的重量却未达到提高刚性或强度的目的，因而造成了材料浪费，并且难以提高产品的设计质量和水平。所以，为了充分利用材料性能，对一个设计者来说采用有限元的方法进行优化设计是非常重要的。随着CAD／CAM技术的日益普及和应用，用有限元来分析现代锻压机械的结构已为工程设计人员所认同，在实际应用中取得了显著的技术经济效益。

2 有限元模型的建立

在进行有限元分析之前，按机器功能及载荷情况设计，建立几何模型，这是成功的前提。这里用三维软件SolidEdge建立机身模型，然后将生成的模型完整的导人到有限元分析软件Femap  With Nastran中，从而完成对该机身的有限元分析。

机身为钢板焊接的框架结构，主要由侧板、加强筋、筋板及连接板等焊接而成。由于该机身结构比较复杂，为了便于划分网格和更好地进行有限元分析，合理建立了机身模型，在建模中，对于明显不会影响机身整体强度、刚度的部位，如某些螺孔、销孔、圆角及筋板凸台等予以简化。机身模型如图1所示。

3 确立边界条件与施加载荷

在确立边界条件与施加载荷时，做了如下简化和假设:

  (1)机身为一封闭框架，在实际工作状态下，工作台面的垫板把来自曲柄滑块机构的公称力按均布载荷作用于整个机身的承载面上，其大小等于压力机的公称力;床身向上的反力作用于曲轴前后轴承孔处，在此处载荷沿上半圆周中心线按余弦规律分布。

(2)忽略机身的重量(一般机身重量可使危险截面应力降低3%-5%,故偏于安全)、导轨和滑块间的作用力以及地基对机身的影响，并假设机身与地基接触为固定约束，即所有节点位移全约束，既要保证消除结构的刚体位移，又要保证不影响床身的正常自由变形。

(3)忽略齿轮啮合时相互作用的切向力及向心力对机身的作用。由于切向力及向心力作用干齿轮箱内，故其数值相对于公称力对机身的作用来说是非常小的。

4 定义模型的材料属性和网格划分

 机身为钢板焊接件，材料Q235-A，弹性模量2.le8kPa，泊松比0.29,密度7.8e-6kg/mm3。网格划分时，模型选用软件中的线性四节点四面体单元进行自由式网格划分，即每一单元有4个面，4个节点，每个节点有3个平移自由度，按照受载情况及其结构形状不同设置不同的单元大小。该机身共划分的网格数为18811个，网格中节点数为6701。机身有限元模型如图2所示。

5 计算结果及分析

使用NX  Nastran解算器检查计算分析质量，使用软件的后处理器(Post Processing)可以得到机身在受公称载荷后的等效应变云图(图3)和等效应力云图(图4)。从图中可以得出如下结论:

1）从等效应变云图中可以看出产生最大变形处在前轴承上端，其位移为0.335nvn，该最大位移符合压力机的设计要求。其他各处的变形较小，几乎均在0.05mm-0.27mm，变形均匀分布。

 (2)从等效应力云图中可以看出应力集中主要在机身左右两侧送料窗口的圆角处、工作台板下支承板的过渡圆角处和前后轴承孔上、下端。其中前轴承孔上端的最大应力达到47.1MPa，而其他大部分区域应力基本上在8MPa-30MPa左右。设计时取机身综合许用应力为40MPa，局部应力不超过钢板的屈服强度200MPa，这是考虑实际工作中机身的强度应留有一定余量和应力分布出现局部不平衡等因素的影响。

 由上面的的分析可看出，该机身在承受公称力时，其所受的最大应力及应变等均满足设计要求，并且由图3及图4显示，整个机身受力以及变形比较均匀，并且过渡平滑，所以该机身结构设计是合理的。

6 结论

  通过对该闭式单点压力机的机身进行有限元分析，可以得出如下结论:有限元分析软件Femap With Nastran可以准确地计算出机身不同位置的应力以及应变等的分布情况，并根据其在公称载