機架是連續擠壓機上的基礎部件，也是最重要的承載部件，連續擠壓機工作的主要部件(靴座、壓緊缸、壓實輪、刮刀、主軸等)都安裝于機架上，如圖所示。連續擠壓機工作時，擠壓輪帶動坯料運動，壓實輪使坯料與擠壓輪的輪槽壁接觸，靴座(安裝了擋料塊、模具等)使坯料發生變形擠出產品，壓緊缸對靴座有固定作用。由此看出，承載各部件的機架是重要的受力原件，因而有必要對機架進行強度分析和校核計算，以檢驗原始設計是否滿足安全性要求。
      ANSYS軟件是集結構、熱、流體、電磁場、聲場和禍合場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。用戶覆蓋機械、航空航天、能源、交通運輸、土木工程、水利、電子、地礦、生物醫學，教學科研等眾多領域，是進行國際國內分析設計技術交流的主要分析平臺。結構分析是ANSYS軟件最為普遍的應用領域。本研究應用有限元分析軟件ANSYS對某型連續擠壓機機架進行強度分析，依據分析結果提出一種機架結構改進的方案并對其可行性進行驗證。
      結構分析的單元選擇是有限元計算中極其重要的問題。主要考慮結構的受力特性，選擇原則是所選單元可以使計算精度高、收斂速度快、計算量小，同時單元類型應對結構的幾何形狀有良好的逼近，要真實反映結構受力狀況。連續擠壓機機架由鋼板焊接在一起，除與底座連接的螺釘孔(一側4個、一側3個)外，其余部分是對稱結構。由于機架不同部位的板厚不同、體積較大且為空間不規則幾何體，選用具二次方位移并能很好劃分不規則網格的十節點SOLID92單元。此單元由十個點定義，每個節點有三個自由度：節點x，y和z方向位移，并且單元有可塑性、蠕動、膨脹、應力鋼化、大變形和大張力的能力。圖為機架有限元模型，采用精度3的自由網格方式進行劃分，節點數421470個，單元數282354個。
      擠壓機機架的材料為Q235，建立模型時輸入的材料主要性能參數為：楊氏彈性模量2.06xe5MPa、泊松比0.30、材料密度7800kg/m3、模型材料特性為各向同性。(1)載荷簡化計算及加載機架所受外載荷來自于安裝在其上的各部件。加載時，忽略次要部件(如刮刀)對機架的作用，只考慮擠壓機工作時主要部件(壓緊、缸靴座、壓實輪、主軸)對機架的作用，受力分析如圖所示。依據相關測試實驗得到的實驗數據，運用理論力學中平面力系的分析方法，計算得出主要部件對機架的作用力，以均布面載荷方式施加于機架上：在安裝靴座的圓孔處產生的面積力為pi=855871/18967=45.1MPa(載荷以壓力形式施加)，在安裝壓緊缸的圓孔處產生的面積力為pz=377744/24386.6=15.5MPa(載荷以壓力形式施加)，在安裝壓實輪的螺釘孔處產生的面積力為p3=37375.5/1329=28.1MPa(載荷以拉力形式施加)，在安裝主軸的圓孔處產生的面積力為p4=1169239.5/115767.7=10.1MPa(載荷以壓力形式施加)。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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