THP11-10000液压机机身结构检测与分析

2013-12-03冯晶晶毕大森

重型机械 2013年5期

冯晶晶，毕大森，3，李森

(1.天津理工大学材料科学与工程学院，天津 300384;2.天津市天锻压力机有限公司，天津 300142;3.天津理工大学天津市光电显示材料与器材重点实验室，天津 300384)

0 前言

THP-10000热模锻液压机由预紧框架式结构的主机、液压控制系统、电控及数字显示系统、顶料装置、垫板隔热加热装置等部分组成。其工艺范围宽广，适用于各种模具的锻造成形。在制件成形过程中，压机机身受制件成形的变形抗力作用，机身发生变形影响压制件的精度。要保证制件的精度，得到压机机身刚度的真实数据，需要对其进行刚度检测。

1 压机刚度检测

1.1 检测设备

对THP-10000热模锻液压机进行刚度检测采用FARO公司生产的Laser Tracker X V2绝对激光跟踪仪。如图1所示，检测设备具体参数见表1。在整机刚度相关的重要检测点用跟踪激光球进行标识，绝对跟踪仪利用激光对标识点位置进行精确测量，捕捉测量点在不同工况下的位移，获得所测特征点的变形。

图1 Laser Tracker X V2的绝对激光跟踪仪及激光球Fig.1 FARO Laser Tracker X V2 and laser receiver

表1 FARO Laser Tracker X V2绝对激光跟踪仪技术参数Tab.1 Technical parameters FARO Laser Tracker X V2

1.2 测量工况

结合液压机变形特点，选择实验测量点，具体分布如图2所示。点1～5位于下横梁上平面边缘处，点6～10位于上横梁下平面边缘处，点27～28分别位于立柱上，通过检测点分别能够检测出加载时上横梁、下横梁、立柱在高度方向(Z向)的变形情况。

图2 各主要结构测量点示意图Fig.2 Testing points on different parts

检测为定压控制的方式，所选择的压力等级分别为0 MPa、5 MPa、10 MPa、17.5 MPa、27.5 MPa、31.5 MPa，分别在这六种情况下对压机进行测量。测量前将压机左右、前后方向分别定义为空间坐标下X、Y轴，压机的高度方向定义为空间坐标下Z轴。而压机变形对于精度的影响主要取决于高度方向的变形情况，因此，主要处理Z轴数据。ΔZx表示Z向实际变形，是指在同一压力等级下该特征点绝对变形与该结构件上选定为基准点的特征点的绝对变形之差。THP11-10000液压机刚度检测现场如图3所示。

1.3 检测数据及数据分析

(1)各测量点变形实侧值。以各测量点之间相对距离为X坐标，实际变形为Y坐标，得到表2、3。支柱满载变形:0.9101 mm;压强31.5 MPa。

图3 检测现场图片Fig.3 Testing photos

表2 下横梁不同压强下各点X方向坐标及变形ΔZx实测值Tab.2 X direction coordinate and deformation value ΔZxof bottom beam at different pressures

表3 上横梁不同压强下各点X方向坐标及变形ΔZx实测值Tab.3 X direction coordinate and deformation value ΔZxof upper beam at different pressures

(2)各主要结构变形特性曲线。以各测量点之间相对距离为X坐标，实际变形为Y坐标，如图4、图5所示，分别对应表2、3中数据。

由图4、图5可知，液压机上下横梁在加载时沿抛物线形状变形，变形量随压机压强增大而增加。根据曲线形式，可以采用如y=Σ(a1xn+a2xn－1…+anx)方程对液压机变形规律进行非线性拟合。

2 有限元仿真分析

2.1 有限元模型

通过SolidWorks建立THP11-10000液压机机身三维模型，其中建模时对明显不影响机身刚度、强度的局部结构如螺钉孔、销孔、圆角、浅槽等进行了简化。机身主体部分左右宽度5 000 mm，总高度13 335 mm。三维模型在Workbench中按照实际工作情况对油缸进行加载，如图6所示，各部件材料参数见表4。