我國于1965年研制成功鉸鏈式六面頂液壓機(簡稱六面頂)，該機主要用于合成人造金剛石、立方氮化硼等超硬材料。目前，全行業的裝機總數約5300臺。隨著對產品產量、質量要求的不斷提高，合成腔體不斷擴大，合成噸位持續腌升，由初期的6x6MN，到20世紀80年代的6x8MN，再到上世紀90年代的6xZlMN，到目前已達6x39MN。為此，頂錘尺寸也在不斷增加。
       六面頂的工作原理如圖1所示。在工作狀態下，頂錘承受著6GPa-8GPa的超高壓，表面溫度高達數破壞。由于預緊環結構的復雜性，無法建立預緊力的解析公式，長期以來，在預緊環結構設計、材料處理、過盈量確定、裝配等環節上，缺少必要的研究，基頂錘的縱向斷裂本是依據經驗。對預緊環進行深入研究，對于降低頂錘應力，提高使用壽命，順應大型化的進程具有重要意義。頂錘的破壞表現為脆性斷裂，主要形式為縱向斷裂(圖2)。早期的光、電測應力分析，以及本文作者近期完成的三維有限元分析表明，產生縱向斷裂的主要原因頂錘、預緊環的結構與材料頂錘(圖3a)圓柱面D上加工有四個460大斜面和四個41。小斜面。工作狀態下，在邊長為a的正方形頂面上作用著合成壓力。在小斜面處葉臘石受擠壓產生飛邊，錐角是為了方便頂錘與預緊環壓配而設計的。選擇6x12MN級大規格通電頂錘及預緊環為分析對象，主要結構參數如表所示。
       在于460斜面中心對稱線下方存在著較大的切向拉應力。預緊環的作用是為頂錘提供足夠大的徑向預緊力，建立起有效的側向支承，增加頂錘的強度。實踐證明，無預緊環保護或預緊力較小時，頂錘極易產生圖3六面頂頂錘、預緊環結構簡圖。
       頂錘與預緊環之間的壓裝高度范圍一般為4mm-5mm，壓裝高度與過盈量之間的關系見表3。配合要求緊密，接觸面積不得低于80%。分析中，取壓裝高度smm，即單邊過盈量。
       利用有限元分析軟件ANSYS對頂錘和預緊環的過盈配合進行分析。根據結構及載荷等方面的對稱性，分析模型取對象的L/4。使用oshd92單元進行網格劃分，結果見圖4。假設頂錘底面沿縱向，非工作狀態下頂錘圓柱面上的預緊力可以看出，因過盈配合所產生的預緊力在頂錘表面上的分布是不均勻的。從底面到頂面，預緊力逐漸減小，最終在圓柱面與錐面相交的棱邊處減小到0。預緊力最大值為0.758GPa，在頂錘圓柱面底部MX標記處取得。沿圓周方向，同一高度上的預緊力也不相同。預緊力的平均值較小，只有0379GPa。產生預緊力非均勻分布的原因，主要在于頂錘與預緊環的形狀，由于圓柱上部材料被去除了一部老分，使得其預緊作用被嚴重削弱，因此，所產生的預緊力也隨之減小，同時還削減了自身的強度。與BELT裝置頂錘相比，六面頂頂錘的預緊力分布顯然不利于增強頂錘的強度。
       由于過盈配合，預緊環內產生的等效應力場如圖所示，其最大值為1.24GPa，出現在預緊環460，預緊環的等效應力分布圖斜面中心線的最上端。由圖中可以看出，等效應力最大值小于材料的屈服強度(132GPa)，且區域較小，因此，非工作狀態下，壓裝后的預緊環不會發生塑性變形。軸)的位移為零，取頂錘的圓柱面為目標面、預緊環的內圓柱面為接觸面，分別附以接觸單元，進行常溫下的接觸問題分析。當兩個物體相互壓緊時，在接觸區附近產生的應力和應變，被稱為接觸應力和接觸應變。


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