随着我国核电、石化、舰船、载人航天等事业的快速发展,对于大型锻件的需求正变得日益旺盛,此类锻件通常是在重型锻造液压机上进行锻造成型的。为了在国民经济和国家安全方面不受制于人,我们必须具备自主设计、建造重型锻造液压机的能力,这种能力是一个装备制造强国的重要象征,是国防实力强大的重要支撑,具有重要的战略意义。中国一重集团为国内某厂设计制造了一台100MN自由锻造油压机,整机采用双柱斜置式布局,采用多拉杆预应力框架结构。它的下横梁最大极限尺寸约10米,总重量也超过600吨,属于超长超重部件。为了解决下横梁在铸造、加工、吊装、运输中的难题,采用了分体组合式结构,通过多组不同位置、不同直径的拉杆将其预紧成为一个整体。如何在典型载荷作用下为下横梁施加合适的预紧力,保证其整体性成为设计的关键。本文以此台设备的下横梁为研究对象,重点研究其在不同工况条件下的组合预紧技术。本文重点考察了前后分体式与左右分体式两种下横梁方案,以下横梁分体数量、最大分体重量和尺寸、下横梁强度和刚度为主要考察指标,以整体式下横梁的各项指标为基准,经过对比分析,认为前后分体方案在分体数量和最大分体重量和尺寸方面更优,在强度与刚度指标上与整体式下横梁更接近,因此下横梁采用前后分体方案更加合理。本文对下横梁分体结构做了简要介绍,分别在中心镦粗、偏心镦粗、马杠扩孔三种典型工况下对下横梁进行受力分析。列出了三种典型工况下的弯曲应力和变形的计算公式,并对下横梁强度和刚度进行了校核。借助ANSYS Workbench软件,分别建立了中心镦粗、马杠扩孔两种工况的有限元分析模型。分别分析了在两种工况条件下分体组合下横梁在不同外载作用时的弯曲应力和Z向变形值的变化规律,并把有限元解与公式解进行了对比分析,得到公式解的适用载荷范围;分别分析了两种工况条件下分体组合下横梁在不同外载作用时的开缝规律,得到了临界不开缝载荷。本文以寻求下横梁三组拉杆的最佳预紧力组合为目标,通过有限元分析手段,分别在中心镦粗、马杠扩孔两种典型工况下研究各拉杆预紧力对下横梁整体性及Z向变形的影响关系和规律。通过正交试验法,以分体组合结构的整体性为判据,找到下横梁最佳预紧力组合方案。在为下横梁施加最佳预紧力组合的条件下,该设备在用户现场试运行及使用过程中表现良好,证明数值模拟的研究方法和结果具有较大的可靠性,也为同类分体组合设备的预紧参数确定提供一定的参考。