多連桿式冷鍛壓力機是未來冷鍛壓力機的發(fā)展趨勢之一,但是目前針對冷鍛壓力機的研究較少。本文利用有限元分析軟件ANSYS Workbench分別對壓力機閉式組合機身、整機和重要零部件進行了分析和校核并提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型。分析12500kN冷鍛壓力機機身結(jié)構(gòu)的特性,并提出三種受力模型。通過Workbench軟件進行有限元計算,研究不同受力模型、不同預(yù)緊力和不同導軌間隙,對機身應(yīng)力、變形的影響。研究結(jié)果表明:水平側(cè)向力、預(yù)緊力和導軌間隙,均在一定程度上影響壓力機變形,進而影響壓力機的成形精度。水平側(cè)向力會影響壓力機立柱的變形,導軌間隙過大也會使得壓力機滑塊失去導向。12500kN冷鍛壓力機預(yù)緊系數(shù)選取2-3比較合理,此時機身和拉桿的應(yīng)力均在許用范圍內(nèi)。可以通過改變和控制這三個因素控制壓力機的成形精度。對原有壓力機的剛度、強度和穩(wěn)定性進行分析校核。計算結(jié)果表明:壓力機整體和局部重要零部件的性能均符合使用要求。其中壓力機在中心載荷與偏心載荷條件下機身絕大部分應(yīng)力均在40MPa以下,各部分變形量也滿足剛度要求,計算得到立柱穩(wěn)定性系數(shù)為1.48,不會出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。研究結(jié)果表明:壓力機機身及和重要零部件均滿足使用要求且有進一步優(yōu)化的空間。根據(jù)實際負載,對冷鍛壓力機及模具建立有限元模型完成受力分析。研究結(jié)果表明:工作過程中壓力機和模具會互相影響。且對模具影響較大,模具中最大應(yīng)力減小了83MPa,最大變形量減小1.17mm。兩種分析方法中模具和機身應(yīng)力、變形發(fā)生區(qū)域基本一致,因此不同分析方法不影響各部分的定性分析。利用計算結(jié)果,提出機身優(yōu)化方案。將機身減重作為目標函數(shù),機身應(yīng)力和變形作為約束條件建立數(shù)學模型。有限元計算提出了可以實現(xiàn)機身減重7122kg,減重達9.6%的優(yōu)化方案。通過靜、動態(tài)有限元分析進行驗證,證實了優(yōu)化方案的可行性。
【學位單位】：機械科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG315
【部分圖文】：

設(shè)備的研究現(xiàn)狀是指當材料處于再結(jié)晶溫度以下整體發(fā)生明顯塑性變形的加工技擠壓、冷鐓等塑性加工工藝的統(tǒng)稱[1]。冷鍛可以省去材料的切除與其他加工工藝相比得天獨厚的優(yōu)勢。作為精密的塑性成形技術(shù)不僅表面質(zhì)量好，組織性能材料、流線連續(xù)性好，而且鍛件形狀料利用率和鍛件強度也相較熱鍛件有所提升。如圖 1-1 所示為使典型精密零件，以齒輪和軸套為代表。冷鍛應(yīng)用的范圍越來越廣單一、少量的冷鍛材料、冷鍛模具的設(shè)計和研發(fā)引起各國的重視密冷鍛產(chǎn)品在實際中的應(yīng)用也越來越成熟。冷鍛工藝迅猛發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，更是我國綠色節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略中不可

圖 1-2 舒勒多工位冷鍛壓力機 圖 1-3 小松 E2W 型壓力機技術(shù)的研究。法國在 70 年代的代表機型為“BLISS”公司設(shè)計的六桿式壓力工作行程特別適用于軸向變形較大的拉伸、鍛壓等工藝。美國韋恩州立大連桿式機械擠壓壓力機中的動態(tài)負載進行研究，發(fā)現(xiàn)：由于運動副存在間反復(fù)受到?jīng)_擊，連桿的運動學參數(shù)的拐點處會發(fā)生激烈的動態(tài)負載，嚴重力機的正常使用[13]，例如造成大型軸承套筒開裂、破損、導軌的快速磨由于國內(nèi)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)對于冷鍛件的需求日益增加，但是國裝備制造水平卻和世界先進水平相去甚遠，以至于國內(nèi)絕大部分冷鍛廠家進口國外昂貴的冷鍛設(shè)備或采用替代設(shè)備和工藝進行生產(chǎn)。進口設(shè)備精高，但是單次投入過高，會增加企業(yè)的運營成本，風險過高。采用單工位為替代裝備進行冷鍛，工作效率低，工件精度差，無法滿足現(xiàn)在冷鍛的國內(nèi)在冷鍛壓力機研發(fā)設(shè)計方面，還處于起步階段。北京機電研究所 五”國家科技攻關(guān)計劃資助下，成功試制國內(nèi)首臺 6300kN 廣義肘桿機

圖 1-2 舒勒多工位冷鍛壓力機 圖 1-3 小松 E2W 型壓力機技術(shù)的研究。法國在 70 年代的代表機型為“BLISS”公司設(shè)計的六桿式壓力工作行程特別適用于軸向變形較大的拉伸、鍛壓等工藝。美國韋恩州立大連桿式機械擠壓壓力機中的動態(tài)負載進行研究，發(fā)現(xiàn)：由于運動副存在間反復(fù)受到?jīng)_擊，連桿的運動學參數(shù)的拐點處會發(fā)生激烈的動態(tài)負載，嚴重力機的正常使用[13]，例如造成大型軸承套筒開裂、破損、導軌的快速磨由于國內(nèi)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)對于冷鍛件的需求日益增加，但是國裝備制造水平卻和世界先進水平相去甚遠，以至于國內(nèi)絕大部分冷鍛廠家進口國外昂貴的冷鍛設(shè)備或采用替代設(shè)備和工藝進行生產(chǎn)。進口設(shè)備精高，但是單次投入過高，會增加企業(yè)的運營成本，風險過高。采用單工位為替代裝備進行冷鍛，工作效率低，工件精度差，無法滿足現(xiàn)在冷鍛的國內(nèi)在冷鍛壓力機研發(fā)設(shè)計方面，還處于起步階段。北京機電研究所 五”國家科技攻關(guān)計劃資助下，成功試制國內(nèi)首臺 6300kN 廣義肘桿機
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張濤;于兆卿;閻洪濤;;熱模鍛壓力機組合機身的受力及剛度分析[J];鍛壓技術(shù);2014年11期

2 喻永巽;;ANSYS Workbench的應(yīng)用現(xiàn)狀及分析[J];機電工程技術(shù);2014年09期

3 陸愛國;朱新武;孫成建;;10000kN熱模鍛壓力機有限元分析[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2012年06期

4 宋清玉;李建;殷文齊;;基于多目標的機械壓力機六連桿機構(gòu)設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2012年04期

5 王寒陽;張淑君;柯尊芒;梁允魁;;閉式高速精密壓力機組合機身的有限元分析與優(yōu)化[J];煤礦機械;2012年04期

6 劉振堂;;我國鍛壓機械行業(yè)現(xiàn)狀概況[J];鍛壓裝備與制造技術(shù);2011年04期

7 秦泗吉;謝談;李江國;閆興;;肘桿機構(gòu)壓力機滑塊自鎖的防止及虛擬樣機設(shè)計[J];鍛壓技術(shù);2011年03期

8 楊磊;劉更;鄭黨黨;郭琦;;ANSYS二次開發(fā)技術(shù)在協(xié)同仿真環(huán)境中的應(yīng)用[J];機械設(shè)計與制造;2011年05期

9 胡小虎;金魏;徐超;陳賀靜;李江國;李亞軍;;冷鍛壓力機廣義肘桿機構(gòu)的運動及靜力分析[J];鍛壓技術(shù);2011年01期

10 王尚斌;孫宇;張慶飛;;5000kN機械壓力機機身有限元分析[J];鍛壓技術(shù);2009年02期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 宋清玉;大型機械伺服壓力機的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];燕山大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 李守輝;500噸臥式冷鍛壓力機的設(shè)計與仿真[D];燕山大學;2015年

2 楊東祺;CWFP12500KN冷鍛壓力機機身有限元模態(tài)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];機械科學研究總院;2014年

3 張起樑;20MN快鍛壓機預(yù)應(yīng)力機架的優(yōu)化設(shè)計[D];蘭州交通大學;2013年

4 潘慶元;1350噸多連桿冷鍛壓力機的參數(shù)優(yōu)化及動力學研究[D];機械科學研究總院;2013年

5 閆興;1250噸廣義肘桿式冷鍛壓力機設(shè)計及仿真[D];燕山大學;2012年

6 劉紅梅;1250噸大行程冷鍛壓力機設(shè)計及虛擬樣機技術(shù)[D];燕山大學;2010年

7 劉占穩(wěn);100MN等溫鍛造液壓機有限元結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D];天津大學;2008年

8 周平;新型壓力機機身有限元分析與優(yōu)化[D];南京理工大學;2007年

9 金紅;高速壓力機閉式組合機身有限元分析與優(yōu)化[D];廣西大學;2004年

10 張祖芳;開式壓力機機身的有限元分析及其優(yōu)化設(shè)計[D];東南大學;2004年

本文編號：2890643