多連桿式冷鍛壓力機(jī)是未來(lái)冷鍛壓力機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)之一,但是目前針對(duì)冷鍛壓力機(jī)的研究較少。本文利用有限元分析軟件ANSYS Workbench分別對(duì)壓力機(jī)閉式組合機(jī)身、整機(jī)和重要零部件進(jìn)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(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)的特性,并提出三種受力模型。通過(guò)Workbench軟件進(jìn)行有限元計(jì)算,研究不同受力模型、不同預(yù)緊力和不同導(dǎo)軌間隙,對(duì)機(jī)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(dǎo)軌間隙,均在一定程度上影響壓力機(jī)變形,進(jìn)而影響壓力機(jī)的成形精度。水平側(cè)向力會(huì)影響壓力機(jī)立柱的變形,導(dǎo)軌間隙過(guò)大也會(huì)使得壓力機(jī)滑塊失去導(dǎo)向。12500kN冷鍛壓力機(jī)預(yù)緊系數(shù)選取2-3比較合理,此時(shí)機(jī)身和拉桿的應(yīng)力均在許用范圍內(nèi)。可以通過(guò)改變和控制這三個(gè)因素控制壓力機(jī)的成形精度。對(duì)原有壓力機(jī)的剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行分析校核。計(jì)算結(jié)果表明:壓力機(jī)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(jī)在中心載荷與偏心載荷條件下機(jī)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(jì)算得到立柱穩(wěn)定性系數(shù)為1.48,不會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。研究結(jié)果表明:壓力機(jī)機(jī)身及和重要零部件均滿足使用要求且有進(jìn)一步優(yōu)化的空間。根據(jù)實(shí)際負(fù)載,對(duì)冷鍛壓力機(jī)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(guò)程中壓力機(jī)和模具會(huì)互相影響。且對(duì)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(jī)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(jì)算結(jié)果,提出機(jī)身優(yōu)化方案。將機(jī)身減重作為目標(biāo)函數(shù),機(jī)身應(yīng)力和變形作為約束條件建立數(shù)學(xué)模型。有限元計(jì)算提出了可以實(shí)現(xiàn)機(jī)身減重7122kg,減重達(dá)9.6%的優(yōu)化方案。通過(guò)靜、動(dòng)態(tài)有限元分析進(jìn)行驗(yàn)證,證實(shí)了優(yōu)化方案的可行性。
【學(xué)位單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG315
【部分圖文】：

設(shè)備的研究現(xiàn)狀是指當(dāng)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(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。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(qiáng)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(lái)越廣單一、少量的冷鍛材料、冷鍛模具的設(shè)計(jì)和研發(fā)引起各國(guó)的重視密冷鍛產(chǎn)品在實(shí)際中的應(yīng)用也越來(lái)越成熟。冷鍛工藝迅猛發(fā)展，產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，更是我國(guó)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(jī) 圖 1-3 小松 E2W 型壓力機(jī)技術(shù)的研究。法國(guó)在 70 年代的代表機(jī)型為“BLISS”公司設(shè)計(jì)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(guó)韋恩州立大連桿式機(jī)械擠壓壓力機(jī)中的動(dòng)態(tài)負(fù)載進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)：由于運(yùn)動(dòng)副存在間反復(fù)受到?jīng)_擊，連桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的拐點(diǎn)處會(huì)發(fā)生激烈的動(dòng)態(tài)負(fù)載，嚴(yán)重力機(jī)的正常使用[13]，例如造成大型軸承套筒開(kāi)裂、破損、導(dǎo)軌的快速磨由于國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)于冷鍛件的需求日益增加，但是國(guó)裝備制造水平卻和世界先進(jìn)水平相去甚遠(yuǎn)，以至于國(guó)內(nèi)絕大部分冷鍛廠家進(jìn)口國(guó)外昂貴的冷鍛設(shè)備或采用替代設(shè)備和工藝進(jìn)行生產(chǎn)。進(jìn)口設(shè)備精高，但是單次投入過(guò)高，會(huì)增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高。采用單工位為替代裝備進(jìn)行冷鍛，工作效率低，工件精度差，無(wú)法滿足現(xiàn)在冷鍛的國(guó)內(nèi)在冷鍛壓力機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)方面，還處于起步階段。北京機(jī)電研究所 五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃資助下，成功試制國(guó)內(nèi)首臺(tái) 6300kN 廣義肘桿機(jī)

圖 1-2 舒勒多工位冷鍛壓力機(jī) 圖 1-3 小松 E2W 型壓力機(jī)技術(shù)的研究。法國(guó)在 70 年代的代表機(jī)型為“BLISS”公司設(shè)計(jì)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(guó)韋恩州立大連桿式機(jī)械擠壓壓力機(jī)中的動(dòng)態(tài)負(fù)載進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)：由于運(yùn)動(dòng)副存在間反復(fù)受到?jīng)_擊，連桿的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的拐點(diǎn)處會(huì)發(fā)生激烈的動(dòng)態(tài)負(fù)載，嚴(yán)重力機(jī)的正常使用[13]，例如造成大型軸承套筒開(kāi)裂、破損、導(dǎo)軌的快速磨由于國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)于冷鍛件的需求日益增加，但是國(guó)裝備制造水平卻和世界先進(jìn)水平相去甚遠(yuǎn)，以至于國(guó)內(nèi)絕大部分冷鍛廠家進(jìn)口國(guó)外昂貴的冷鍛設(shè)備或采用替代設(shè)備和工藝進(jìn)行生產(chǎn)。進(jìn)口設(shè)備精高，但是單次投入過(guò)高，會(huì)增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，風(fēng)險(xiǎn)過(guò)高。采用單工位為替代裝備進(jìn)行冷鍛，工作效率低，工件精度差，無(wú)法滿足現(xiàn)在冷鍛的國(guó)內(nèi)在冷鍛壓力機(jī)研發(fā)設(shè)計(jì)方面，還處于起步階段。北京機(jī)電研究所 五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃資助下，成功試制國(guó)內(nèi)首臺(tái) 6300kN 廣義肘桿機(jī)
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2890643