机架是连续挤压机上的基础部件，也是最重要的承载部件，连续挤压机工作的主要部件(靴座、压紧缸、压实轮、刮刀、主轴等)都安装于机架上，如图所示。连续挤压机工作时，挤压轮带动坯料运动，压实轮使坯料与挤压轮的轮槽壁接触，靴座(安装了挡料块、模具等)使坯料发生变形挤出产品，压紧缸对靴座有固定作用。由此看出，承载各部件的机架是重要的受力原件，因而有必要对机架进行强度分析和校核计算，以检验原始设计是否满足安全性要求。
      ANSYS软件是集结构、热、流体、电磁场、声场和祸合场分析于一体的大型通用有限元分析软件。用户覆盖机械、航空航天、能源、交通运输、土木工程、水利、电子、地矿、生物医学，教学科研等众多领域，是进行国际国内分析设计技术交流的主要分析平台。结构分析是ANSYS软件最为普遍的应用领域。本研究应用有限元分析软件ANSYS对某型连续挤压机机架进行强度分析，依据分析结果提出一种机架结构改进的方案并对其可行性进行验证。
      结构分析的单元选择是有限元计算中极其重要的问题。主要考虑结构的受力特性，选择原则是所选单元可以使计算精度高、收敛速度快、计算量小，同时单元类型应对结构的几何形状有良好的逼近，要真实反映结构受力状况。连续挤压机机架由钢板焊接在一起，除与底座连接的螺钉孔(一侧4个、一侧3个)外，其余部分是对称结构。由于机架不同部位的板厚不同、体积较大且为空间不规则几何体，选用具二次方位移并能很好划分不规则网格的十节点SOLID92单元。此单元由十个点定义，每个节点有三个自由度：节点x，y和z方向位移，并且单元有可塑性、蠕动、膨胀、应力钢化、大变形和大张力的能力。图为机架有限元模型，采用精度3的自由网格方式进行划分，节点数421470个，单元数282354个。
      挤压机机架的材料为Q235，建立模型时输入的材料主要性能参数为：杨氏弹性模量2.06xe5MPa、泊松比0.30、材料密度7800kg/m3、模型材料特性为各向同性。(1)载荷简化计算及加载机架所受外载荷来自于安装在其上的各部件。加载时，忽略次要部件(如刮刀)对机架的作用，只考虑挤压机工作时主要部件(压紧、缸靴座、压实轮、主轴)对机架的作用，受力分析如图所示。依据相关测试实验得到的实验数据，运用理论力学中平面力系的分析方法，计算得出主要部件对机架的作用力，以均布面载荷方式施加于机架上：在安装靴座的圆孔处产生的面积力为pi=855871/18967=45.1MPa(载荷以压力形式施加)，在安装压紧缸的圆孔处产生的面积力为pz=377744/24386.6=15.5MPa(载荷以压力形式施加)，在安装压实轮的螺钉孔处产生的面积力为p3=37375.5/1329=28.1MPa(载荷以拉力形式施加)，在安装主轴的圆孔处产生的面积力为p4=1169239.5/115767.7=10.1MPa(载荷以压力形式施加)。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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