折彎機的工作原理是基于滑塊的上下往復運動，通過模具對板材進行彎曲和成行加工。折彎機在現實中使用廣泛，并且具有良好的通用性、操作簡單及模具更換更加方便等優點。近年來，隨著科學技術不斷發展，折彎機已實現了數控化控制，在機械操作、效率、加工精度等方面，均有了質的飛躍。但折彎機也存在著一些缺點，如部分結構不合理，導致加工精度較差、成本較高等。本文通過參數化建模方法，對折彎機各部件進行受力分析，并進行優化設計，使折彎機的性價比達到最優。

　　1 參數化建模方法

　　參數化建模法是基于有限元模型的建設，并在原有拓撲關系不變的前提下，依托分析、修改參數，以達到約束、負荷大小及不同尺寸的多種設計。這樣一來不僅可以有效地減少分析成本和提高分析效率，而且依托模型可以對分析進行優化，達到設計優化的效果。

　　本文以500KN數控折彎機為對象，進行參數化模型的優化設計研究。通過靜態分析及優化設計，實現降低重量、提高使用效率的目標。如下表1所示，是500KN數控折彎機的主要參數。

　　2 參數化建模分析

　　2.1 參數化建模

　　在參數化模型的建立中，主要針對有限元模型的建立，以對墻板、工作臺、滑塊進行簡化。在建模的過程中，為節約成本，可以建立1/2實體模型，并使用APDL語言。同時，針對折彎整體結構的綜合考慮，以SOLID92為單位，并通過自動網格，實現參數化模型構建。

　　在數控折彎機的結構分析中，多半針對折彎機的機身、工作臺及滑塊等內容，進行計算分析。本文的參數化有限元模型構建，是以單元(TARGE170、CONTA174)建立工作臺與滑塊間的“面-面”接觸(如圖(1))。并在此基礎上，進行相關的靜態計算及分析工作。

　　2.2 模型建立的邊界條件

　　對地腳進行全約束：通過對支架上的板與螺栓相連接，實現對滑塊前后及左右進行平動制約。這樣一來，通過對滑塊與工作臺的接觸，實現其垂直方向的自由度約束。同時，油缸活塞與滑塊的中心需要處于同一平面，且在活塞桿的伸縮運動下，實現對滑塊上下運動的帶動，這樣可以對滑塊表面施加均勻的負載。

　　2.3 模型參數化分析結果

　　如圖(2)所示，分別是整體應力、位移、喉口應力的靜態分析結果。從中可以知道，在側板與油缸下部的連接處，其應力最大，在實際工作中，折彎機在該部位容易出現撕裂破壞;而在喉口下部其應力也較大，極易因疲勞而發生斷裂。所以，對于折彎該兩個部位，需要采取相關的措施，確保使用中其強度符合設計需求。所以，在對折彎機優化設計時，需要對這兩處的強度進行加強，通常采用在墻板喉口部位焊加強筋的方法。

　　3 優化設計及結果

　　隨著信息技術的不斷發展，有限元優化設計已滲透到各個領域，特別是數控機床設計方面，有限元優化設計是推動機械設計自動化進程的重要因素。在對不同結構的優化設計中，構建模型的三要素是：約束條件、設計變量、目標函數。

　　本文通過靜態分析可以知道，折彎機除了下喉口、側板與油缸連接下部的應力較大外，其余部位的應力均較小，存在較大的優化設計空間。在模型建立時，選取側板厚度、喉口半徑和側板寬度;并對相關連接處的應力進行限制，并以此作為折彎機優化設計的約束條件;最后，在優化設計下，取定折彎機的最輕重量，并選擇目標函數。

　　在實際生產過程中，通過有限元優化設計，折彎機產品已經達到結構合理、受力變形較小，且機床重量大大減輕的目標。