折弯机的工作原理是基于滑块的上下往复运动，通过模具对板材进行弯曲和成行加工。折弯机在现实中使用广泛，并且具有良好的通用性、操作简单及模具更换更加方便等优点。近年来，随着科学技术不断发展，折弯机已实现了数控化控制，在机械操作、效率、加工精度等方面，均有了质的飞跃。但折弯机也存在着一些缺点，如部分结构不合理，导致加工精度较差、成本较高等。本文通过参数化建模方法，对折弯机各部件进行受力分析，并进行优化设计，使折弯机的性价比达到最优。

　　1 参数化建模方法

　　参数化建模法是基于有限元模型的建设，并在原有拓扑关系不变的前提下，依托分析、修改参数，以达到约束、负荷大小及不同尺寸的多种设计。这样一来不仅可以有效地减少分析成本和提高分析效率，而且依托模型可以对分析进行优化，达到设计优化的效果。

　　本文以500KN数控折弯机为对象，进行参数化模型的优化设计研究。通过静态分析及优化设计，实现降低重量、提高使用效率的目标。如下表1所示，是500KN数控折弯机的主要参数。

　　2 参数化建模分析

　　2.1 参数化建模

　　在参数化模型的建立中，主要针对有限元模型的建立，以对墙板、工作台、滑块进行简化。在建模的过程中，为节约成本，可以建立1/2实体模型，并使用APDL语言。同时，针对折弯整体结构的综合考虑，以SOLID92为单位，并通过自动网格，实现参数化模型构建。

　　在数控折弯机的结构分析中，多半针对折弯机的机身、工作台及滑块等内容，进行计算分析。本文的参数化有限元模型构建，是以单元(TARGE170、CONTA174)建立工作台与滑块间的“面-面”接触(如图(1))。并在此基础上，进行相关的静态计算及分析工作。

　　2.2 模型建立的边界条件

　　对地脚进行全约束：通过对支架上的板与螺栓相连接，实现对滑块前后及左右进行平动制约。这样一来，通过对滑块与工作台的接触，实现其垂直方向的自由度约束。同时，油缸活塞与滑块的中心需要处于同一平面，且在活塞杆的伸缩运动下，实现对滑块上下运动的带动，这样可以对滑块表面施加均匀的负载。

　　2.3 模型参数化分析结果

　　如图(2)所示，分别是整体应力、位移、喉口应力的静态分析结果。从中可以知道，在侧板与油缸下部的连接处，其应力最大，在实际工作中，折弯机在该部位容易出现撕裂破坏;而在喉口下部其应力也较大，极易因疲劳而发生断裂。所以，对于折弯该两个部位，需要采取相关的措施，确保使用中其强度符合设计需求。所以，在对折弯机优化设计时，需要对这两处的强度进行加强，通常采用在墙板喉口部位焊加强筋的方法。

　　3 优化设计及结果

　　随着信息技术的不断发展，有限元优化设计已渗透到各个领域，特别是数控机床设计方面，有限元优化设计是推动机械设计自动化进程的重要因素。在对不同结构的优化设计中，构建模型的三要素是：约束条件、设计变量、目标函数。

　　本文通过静态分析可以知道，折弯机除了下喉口、侧板与油缸连接下部的应力较大外，其余部位的应力均较小，存在较大的优化设计空间。在模型建立时，选取侧板厚度、喉口半径和侧板宽度;并对相关连接处的应力进行限制，并以此作为折弯机优化设计的约束条件;最后，在优化设计下，取定折弯机的最轻重量，并选择目标函数。

　　在实际生产过程中，通过有限元优化设计，折弯机产品已经达到结构合理、受力变形较小，且机床重量大大减轻的目标。