發(fā)布時(shí)間：2017-10-13 05:19

  本文關(guān)鍵詞：高柔性拉伸成形機(jī)的設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬研究

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【摘要】：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展，金屬板材的使用范圍逐漸增多，尤其在飛機(jī)、高速列車、輪船、建筑等諸多領(lǐng)域，對(duì)大型板材成形的工藝和設(shè)備研究也越來越重要。以飛機(jī)工業(yè)為例，蒙皮類零件是構(gòu)成飛機(jī)外形的關(guān)鍵零部件，它品種多、批量小、形狀復(fù)雜。拉形是目前蒙皮生產(chǎn)的主要工藝，拉形機(jī)是蒙皮類零件生產(chǎn)的主要設(shè)備。我國(guó)各飛機(jī)制造廠和其他行業(yè)使用的拉形機(jī)大多由國(guó)外進(jìn)口。這些拉形機(jī)性能穩(wěn)定可靠，板材成形精度高，但控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，價(jià)格十分昂貴，而且一些關(guān)鍵技術(shù)被國(guó)外壟斷。因此開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的拉形機(jī)具有十分重要的意義。機(jī)架是整個(gè)拉形機(jī)的主要承載部件和安裝基礎(chǔ)，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，其力學(xué)性能直接影響板材拉形的精度以及拉形機(jī)的使用壽命。然而在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由于機(jī)架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難進(jìn)行精確的強(qiáng)度和剛度計(jì)算，因此機(jī)架的幾何尺寸主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)而定，這種設(shè)計(jì)方法容易造成材料浪費(fèi)或強(qiáng)度不足等不良現(xiàn)象。將有限元方法應(yīng)用在機(jī)架設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析中，能夠有效的解決這一問題。 本文探討了國(guó)內(nèi)外拉形設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和研究現(xiàn)狀，引出了多夾鉗式柔性拉形的概念，在此基礎(chǔ)上形成了該新型多夾鉗式柔性拉形機(jī)的設(shè)計(jì)思路，并通過有限元軟件模擬機(jī)架拉形時(shí)的受力情況。根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，使其大大的降低自重，明顯的增加剛度和強(qiáng)度。 本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： 1.研究高柔性拉形機(jī)的設(shè)計(jì)方案和工作狀態(tài)。高柔性拉形機(jī)的機(jī)構(gòu)主要由三個(gè)部分構(gòu)成：底座、可調(diào)式拉伸架和龍門移動(dòng)式液壓裝置。拉形機(jī)采用模塊化拼接式結(jié)構(gòu)（整機(jī)總寬度為4000mm），由一個(gè)1600mm的小型柔性拉形機(jī)和一個(gè)2400mm的中型柔性拉形機(jī)拼接而成。拉形機(jī)采取拉伸架橫向可移動(dòng)式結(jié)構(gòu)，，使可拉形板材的范圍更大。設(shè)計(jì)龍門移動(dòng)式液壓裝置，將多夾鉗式柔性拉形和上下對(duì)壓成形結(jié)合，有利于改善成形質(zhì)量，降低板材的回彈。 2.建立高柔性拉形機(jī)機(jī)架的有限元模型，研究機(jī)架在最大載荷下的變形情況并對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化改進(jìn)。文中提出了兩種拉伸架設(shè)計(jì)的初步方案，并將兩種初步方案的模擬結(jié)果進(jìn)行分析比較，雖然初步設(shè)計(jì)的機(jī)架結(jié)構(gòu)能滿足設(shè)計(jì)要求，但是在機(jī)架重量和變形情況上都不是很理想。因此對(duì)初步設(shè)計(jì)的拉伸架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次改進(jìn)，模擬結(jié)果表明，改進(jìn)后的機(jī)架應(yīng)力峰值從99.24MPa降低到73.56MPa，最大水平變形量從4.85mm降低到1.00mm，且機(jī)架重量降低了29.3%。 3.對(duì)龍門移動(dòng)式液壓裝置進(jìn)行機(jī)架設(shè)計(jì)和數(shù)值模擬分析。龍門移動(dòng)式液壓裝置主要由四部分組成：橫梁、上工作臺(tái)、支柱和液壓缸。文中提出了兩種液壓裝置機(jī)架設(shè)計(jì)方案，根據(jù)模擬結(jié)果分析對(duì)比得出當(dāng)液壓缸放置在工作臺(tái)上方時(shí)，液壓裝置機(jī)架具有更好的強(qiáng)度和剛度。 4.對(duì)柔性拉形機(jī)機(jī)架和龍門移動(dòng)式液壓裝置機(jī)架在受偏載時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。由于高柔性拉形機(jī)由兩臺(tái)小中型柔性拉形機(jī)拼接而成，當(dāng)板材較小，只有一臺(tái)柔性拉形機(jī)工作即可完成拉形時(shí)，需要對(duì)兩類機(jī)架受偏載的情況進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，模擬結(jié)果表明該高柔性拉形機(jī)受偏載時(shí)的變形量和應(yīng)力值均在合理的范圍內(nèi)。 5.對(duì)高柔性拉形機(jī)的工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)并給出整機(jī)設(shè)計(jì)圖。提出了三種工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行數(shù)值模擬分析，研究工作臺(tái)在最大垂直力作用下的應(yīng)力變形情況，觀察各個(gè)方案的穩(wěn)定性，綜合各個(gè)方案的變形情況和自身重量選出了最優(yōu)方案。在最優(yōu)方案基礎(chǔ)上對(duì)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的工作臺(tái)重量降低了23.9%。
【關(guān)鍵詞】：板材成形 拉伸成形 數(shù)值模擬 設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG385
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-25
• 1.1 課題的研究背景11-12
• 1.2 拉形工藝的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外拉形機(jī)的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 國(guó)外拉形機(jī)14-16
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)拉形機(jī)16-17
• 1.4 多夾鉗式柔性拉形17-20
• 1.5 有限元分析的發(fā)展及應(yīng)用20-23
• 1.5.1 有限元技術(shù)發(fā)展概況20-21
• 1.5.2 利用有限元模擬進(jìn)行機(jī)架設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.6 選題意義及主要研究?jī)?nèi)容23-24
• 1.7 小結(jié)24-25
• 第2章 高柔性拉形機(jī)機(jī)架的總體設(shè)計(jì)25-36
• 2.1 機(jī)架設(shè)計(jì)的主要思路25-26
• 2.1.1 機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則25
• 2.1.2 機(jī)架設(shè)計(jì)要求25-26
• 2.2 高柔性拉形機(jī)的設(shè)計(jì)方案26-33
• 2.2.1 離散夾鉗鉗口運(yùn)動(dòng)范圍27-28
• 2.2.2 拼接式柔性拉形機(jī)28-29
• 2.2.3 可調(diào)式拉伸架和底座29-31
• 2.2.4 龍門移動(dòng)式液壓裝置31-32
• 2.2.5 柔性拉形機(jī)工作臺(tái)32-33
• 2.3 高柔性拉形機(jī)工作狀態(tài)分析33-34
• 2.4 高柔性拉形機(jī)工作參數(shù)34-35
• 2.5 小結(jié)35-36
• 第3章 高柔性拉形機(jī)機(jī)架的數(shù)值模擬36-56
• 3.1 結(jié)構(gòu)分析的力學(xué)基礎(chǔ)36-40
• 3.2 可調(diào)式拉伸架的后鎖定和前鎖定對(duì)比分析40-45
• 3.2.1 拉伸架后鎖定和前鎖定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-41
• 3.2.2 拉伸架的有限元建模41-43
• 3.2.3 模擬結(jié)果分析43-45
• 3.3 拉伸架的結(jié)構(gòu)改進(jìn)45-47
• 3.4 改進(jìn)前后對(duì)比47-50
• 3.5 機(jī)架的變形分析50-53
• 3.6 偏載檢驗(yàn)53-54
• 3.6.1 僅 1600 柔性拉形機(jī)工作53-54
• 3.6.2 僅 2400 柔性拉形機(jī)工作54
• 3.7 小結(jié)54-56
• 第4章 龍門移動(dòng)式液壓裝置的設(shè)計(jì)56-66
• 4.1 龍門移動(dòng)式液壓裝置的設(shè)計(jì)方案56-58
• 4.2 計(jì)算結(jié)果對(duì)比58-63
• 4.3 偏載檢驗(yàn)63-65
• 4.3.1 上模安裝在 1600 柔性拉形機(jī)對(duì)應(yīng)上方63-64
• 4.3.2 上模安裝在 2400 柔性拉形機(jī)對(duì)應(yīng)上方64-65
• 4.4 小結(jié)65-66
• 第5章 高柔性拉形機(jī)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)66-74
• 5.1 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)方案66-69
• 5.2 有限元模擬分析69-71
• 5.3 工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)71-72
• 5.4 高柔性拉形機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)圖72-73
• 5.5 小結(jié)73-74
• 第6章 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1023038