韩 露，李溪斌，陈 谦，刘 存，吕柏源

（青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061）

多联硫化机有5个工位可以同时工作，极大地提高了橡胶制品的制造效率。硫化机工作时，上横梁[1]是承受锁模力的关键部位，不同工位单独工作时势必会造成上横梁受力不均匀，影响对中精度，从而影响制品的质量，因此上横梁的强度和刚度是硫化机设计的关键因素。本工作旨在通过对不同构型的上横梁进行有限元分析，确定合适的结构，并在此基础上进行优化设计，达到既能满足使用要求又能节省资源的目的。

1 理论分析

应用有限元进行分析时，解的精度[2]主要取决于单元模型（形状及位移模式等）的选择和网格划分的精细，而单元模型的选择更为关键。对于四面体单元，利用虚功原理将单元所受外载荷转化为等效载荷。

2 上横梁有限元分析

2.1 建立几何模型

图1 板式上横梁结构示意

本工作采用的钢材是Q235A普通钢材，其力学参数为：弹性模量 2.12×105MPa，泊松比0.288，密度 7.86 Mg·m-3，屈服极限 235 MPa，安全因数 1.3，许用应力 ≤180.7 MPa。

2.2 定义单元类型并划分网格

单元类型选择solid 95[3]，该单元具有20个节点，各有3个自由度，可以在空间任一点定位，并在不影响精度的前提下，允许不规则形变。采用自由网格划分方法对上横梁进行网格划分，并在应力集中的位置进行网格细化，更真实地反映实际受力情形。划分过的模型如图2所示。

图2 上横梁网格划分

2.3 定义约束条件并施加载荷

当硫化机5个工位同时工作时，上横梁受到锁模力的反作用最大，同时上横梁受到左右侧板和公用侧板的约束作用，视上横梁上各个键槽为约束边界，施加X，Y，Z方向的全约束。……