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在压力机动、静刚度逐步提高的同时,其工作过程中由轴承及其他相应部件的摩擦所引起的发热和温升仍然不可避免,由此引起的热变形将对滑块的下死点精度造成影响,从而直接导致其加工工件精度和质量的下降。随着压力机的高速重载化发展,由热变形引起的热误差在总误差中所占比例越来越大,已成为进一步提高其精度和转速的主要制约因素。本文以VH-16型高速精密压力机为研究对象,采用有限元分析和试验验证相结合的方法,对其连杆、曲轴以及整机的热特性进行了深入研究。 首先,将压力机主传动系统简化为曲柄滑块机构并对其进行动力学分析,分别计算不同工况下连杆热源发热量的理论值和表面对流换热系数的试验修正值。建立连杆温度场分析的有限元模型,采用瞬态热分析求解其温度场,并以此作为边界条件建立其热-力耦合模型,分析由温升引起的连杆相应热变形。通过试验测量连杆相应点的温度和热变形并与有限元结果进行比较,验证了连杆有限元分析模型的合理性,并建立了连杆稳态温升与转速以及连杆应变与温度变化的理论模型。 其次,建立压力机曲轴的热-力耦合有限元模型,分别计算在理论对流换热系数和修正对流换热系数下的曲轴温度场分布和热变形,并以控制变量法分析转速和打桩力对压力机曲轴温度场和热变形的影响规律。利用涡流传感器测量曲轴不同点的径向变形,通过比较测量值和有限元计算结果表明,两者误荸均保持在可接受范围内,由此证明采用有限元方法计算曲轴温度场和热变形的可行性。 然后,将连杆和曲轴的热特性分析所得的边界条件作为压力机整机热载荷,对整机的温度场分布和热变形进行了有限元仿真分析。对压力机若干测量点的温度和下死点精度进行了试验研究,通过试验验证了压力机整机热特性有限元分析的准确性,并就不同工况下压力机整机的温度场分布和下死点精度讲行了深入分析。