伺服壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)分析

李濤

摘 要：隨著我國(guó)機(jī)械加工生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)發(fā)展轉(zhuǎn)變，旨在滿足生產(chǎn)加工切實(shí)需求。本文通過(guò)對(duì)伺服壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，以期為推動(dòng)伺服壓力機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化良性發(fā)展，提供行之有效的理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：伺服壓力機(jī)；滑塊結(jié)構(gòu)；輕量化；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.054

伺服壓力機(jī)是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中滑塊結(jié)構(gòu)在伺服壓力機(jī)中較為重要，關(guān)乎其運(yùn)行穩(wěn)定性及設(shè)備使用壽命，然而在設(shè)計(jì)滑塊結(jié)構(gòu)過(guò)程中，卻存在現(xiàn)實(shí)問(wèn)題影響設(shè)計(jì)成效，使該結(jié)構(gòu)輕量化目標(biāo)無(wú)法達(dá)成，影響機(jī)械加工綜合成效?；诖?，為了使私服壓力基運(yùn)行更為科學(xué)有效，分析滑塊結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方略顯得尤為重要。

1 伺服壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)鏤空設(shè)計(jì)

為使伺服壓力機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更富成效，技術(shù)人員需想辦法優(yōu)化滑塊結(jié)構(gòu)，降低該結(jié)構(gòu)對(duì)伺服壓力機(jī)結(jié)構(gòu)的重力，使機(jī)器結(jié)構(gòu)運(yùn)行更為穩(wěn)定，提高機(jī)器運(yùn)行速率。基于此，伺服壓力機(jī)滑塊應(yīng)采用鏤空設(shè)計(jì)，旨在降低滑塊結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量，同時(shí)不影響其剛度與穩(wěn)定程度，具體設(shè)計(jì)方略可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：一是設(shè)計(jì)滑塊結(jié)構(gòu)鏤空模型。伺服壓力機(jī)由若干滑塊結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)鏤空設(shè)計(jì)需具有針對(duì)性，滿足不同滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，達(dá)成輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，為此需先采用測(cè)量法獲取各個(gè)滑塊設(shè)計(jì)參數(shù)，以滑塊高度、鋼板厚度、正立面鋼板厚度、底板寬度、底板長(zhǎng)度、底板厚度、額定載荷、支點(diǎn)間距等參數(shù)為基礎(chǔ)，展開(kāi)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)模型創(chuàng)設(shè)工作，滿足設(shè)計(jì)需求[1]。在優(yōu)化鏤空結(jié)構(gòu)過(guò)程中，可采用更換元素法，不斷調(diào)整各方約束條件，直至達(dá)成輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，凸顯鏤空模型設(shè)計(jì)綜合成效；二是合理選擇優(yōu)化方法。在當(dāng)前機(jī)械加工制造能力不斷提升的態(tài)勢(shì)下，可用于滑塊結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)的方法有遺傳算法、罰函數(shù)法等，旨在使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，達(dá)到優(yōu)化結(jié)構(gòu)目的。為使鏤空設(shè)計(jì)更為合理，技術(shù)人員需結(jié)合實(shí)際需求科學(xué)選擇計(jì)算方式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)目標(biāo)。例如，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜滑塊時(shí)，遺傳算法中的早熟現(xiàn)象將顯現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)出現(xiàn)群體有限、算法欺騙等不足之處，影響參數(shù)計(jì)算合理性，為此設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇罰函數(shù)法，對(duì)鏤空設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，選取最優(yōu)解集，使鏤空設(shè)計(jì)輕量化目標(biāo)得以達(dá)成；三是設(shè)計(jì)優(yōu)化目標(biāo)。利用約束條件相互制衡的特點(diǎn)，設(shè)定優(yōu)化目標(biāo)，調(diào)整鏤空結(jié)構(gòu)，使鏤空結(jié)構(gòu)內(nèi)支點(diǎn)、彎度、軸距、底板結(jié)構(gòu)等均得達(dá)成輕量化設(shè)計(jì)目的；四是驗(yàn)證并優(yōu)化結(jié)構(gòu)。鏤空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，需采用實(shí)驗(yàn)法得出結(jié)論，與以往設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比總結(jié)輕量化設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)中顯現(xiàn)出來(lái)的不足之處進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化設(shè)計(jì)方略，實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)[2]。

2 伺服壓力機(jī)滑塊桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)伺服壓力機(jī)滑塊鏤空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方略進(jìn)分析可知，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需具有針對(duì)性，繼而滿足機(jī)械運(yùn)作需求，降低結(jié)構(gòu)重量對(duì)機(jī)械設(shè)備的消極影響。桁架是伺服壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重要環(huán)節(jié)，為此技術(shù)人員應(yīng)秉持實(shí)事求是原則，從私服壓力機(jī)運(yùn)行切實(shí)需求著手，待鏤空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)束后，思考桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方略，并運(yùn)用相關(guān)理論支持該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析可從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)著手：第一，制定桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型。為了使伺服壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)得以有效落實(shí)，需先規(guī)劃設(shè)計(jì)桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，將該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛度大、質(zhì)量輕的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，鉸接點(diǎn)和桿件是構(gòu)成桁架主要結(jié)構(gòu)，主要以W型、三角形及N型為主，結(jié)合滑塊結(jié)構(gòu)受力要求科學(xué)選擇結(jié)構(gòu)類型，使其受力性能更為穩(wěn)定。在設(shè)計(jì)模型過(guò)程中采用有限元法對(duì)滑塊撓度進(jìn)行計(jì)算，確保桁架設(shè)計(jì)參數(shù)科學(xué)合理；第二，分析桁架結(jié)構(gòu)滑塊模型。為使設(shè)計(jì)有據(jù)可依且具體客觀，借助ABAQUS軟件分析技術(shù)，將在有限元加持下設(shè)計(jì)好的模型參數(shù)導(dǎo)入該軟件中進(jìn)行網(wǎng)格分析，得出網(wǎng)格單元，依據(jù)鏤空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)所用載荷形式、邊界條件，確保桁架設(shè)計(jì)與滑塊結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)相符，達(dá)成相關(guān)設(shè)計(jì)目標(biāo)。在桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型加持下展開(kāi)分析后可知，相較于以往結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式，該方式設(shè)計(jì)結(jié)果顯示滑塊底面撓度較小，以桁架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)而成的滑塊跨越橫度更大，可滿足結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)要求，對(duì)伺服壓力機(jī)綜合制動(dòng)情況不產(chǎn)生消極影響，同時(shí)可降低結(jié)構(gòu)形變發(fā)生幾率，凸顯設(shè)計(jì)合理性[3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，伺服壓力機(jī)在當(dāng)今制造產(chǎn)業(yè)中較為常見(jiàn)，該機(jī)械設(shè)備運(yùn)行情況對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較為重要，基于此為了使伺服壓力機(jī)運(yùn)行更為穩(wěn)定、節(jié)約能耗、延長(zhǎng)使用壽命，設(shè)計(jì)人員需迎合伺服機(jī)完善切實(shí)需求，做好滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化工作，使其更具輕量化，為此設(shè)計(jì)人員需采用鏤空結(jié)構(gòu)，達(dá)成輕量化設(shè)計(jì)目標(biāo)，加之桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保輕量化結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全，使伺服壓力機(jī)綜合使用成效得以提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉華偉，莫健華.伺服壓力機(jī)滑塊結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)探索[J].鍛壓技術(shù)，2016（02）：103-108.

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