本文關鍵詞：高柔性拉伸成形機的設計與數(shù)值模擬研究

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【摘要】：隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和機械制造工業(yè)的發(fā)展，金屬板材的使用范圍逐漸增多，尤其在飛機、高速列車、輪船、建筑等諸多領域，對大型板材成形的工藝和設備研究也越來越重要。以飛機工業(yè)為例，蒙皮類零件是構成飛機外形的關鍵零部件，它品種多、批量小、形狀復雜。拉形是目前蒙皮生產(chǎn)的主要工藝，拉形機是蒙皮類零件生產(chǎn)的主要設備。我國各飛機制造廠和其他行業(yè)使用的拉形機大多由國外進口。這些拉形機性能穩(wěn)定可靠，板材成形精度高，但控制系統(tǒng)比較復雜，價格十分昂貴，而且一些關鍵技術被國外壟斷。因此開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的拉形機具有十分重要的意義。機架是整個拉形機的主要承載部件和安裝基礎，要求具有足夠的強度和剛度，其力學性能直接影響板材拉形的精度以及拉形機的使用壽命。然而在傳統(tǒng)設計中，由于機架的結構復雜，很難進行精確的強度和剛度計算，因此機架的幾何尺寸主要依靠設計者的經(jīng)驗而定，這種設計方法容易造成材料浪費或強度不足等不良現(xiàn)象。將有限元方法應用在機架設計和結構分析中，能夠有效的解決這一問題。 本文探討了國內(nèi)外拉形設備的結構特點和研究現(xiàn)狀，引出了多夾鉗式柔性拉形的概念，在此基礎上形成了該新型多夾鉗式柔性拉形機的設計思路，并通過有限元軟件模擬機架拉形時的受力情況。根據(jù)模擬結果對機架結構進行改進，使其大大的降低自重，明顯的增加剛度和強度。 本文主要研究內(nèi)容和結論如下： 1.研究高柔性拉形機的設計方案和工作狀態(tài)。高柔性拉形機的機構主要由三個部分構成：底座、可調(diào)式拉伸架和龍門移動式液壓裝置。拉形機采用模塊化拼接式結構（整機總寬度為4000mm），由一個1600mm的小型柔性拉形機和一個2400mm的中型柔性拉形機拼接而成。拉形機采取拉伸架橫向可移動式結構，，使可拉形板材的范圍更大。設計龍門移動式液壓裝置，將多夾鉗式柔性拉形和上下對壓成形結合，有利于改善成形質量，降低板材的回彈。 2.建立高柔性拉形機機架的有限元模型，研究機架在最大載荷下的變形情況并對設計的機架結構進行輕量化改進。文中提出了兩種拉伸架設計的初步方案，并將兩種初步方案的模擬結果進行分析比較，雖然初步設計的機架結構能滿足設計要求，但是在機架重量和變形情況上都不是很理想。因此對初步設計的拉伸架結構進行了多次改進，模擬結果表明，改進后的機架應力峰值從99.24MPa降低到73.56MPa，最大水平變形量從4.85mm降低到1.00mm，且機架重量降低了29.3%。 3.對龍門移動式液壓裝置進行機架設計和數(shù)值模擬分析。龍門移動式液壓裝置主要由四部分組成：橫梁、上工作臺、支柱和液壓缸。文中提出了兩種液壓裝置機架設計方案，根據(jù)模擬結果分析對比得出當液壓缸放置在工作臺上方時，液壓裝置機架具有更好的強度和剛度。 4.對柔性拉形機機架和龍門移動式液壓裝置機架在受偏載時進行強度檢驗。由于高柔性拉形機由兩臺小中型柔性拉形機拼接而成，當板材較小，只有一臺柔性拉形機工作即可完成拉形時，需要對兩類機架受偏載的情況進行強度檢驗，模擬結果表明該高柔性拉形機受偏載時的變形量和應力值均在合理的范圍內(nèi)。 5.對高柔性拉形機的工作臺進行設計并給出整機設計圖。提出了三種工作臺的設計方案并進行數(shù)值模擬分析，研究工作臺在最大垂直力作用下的應力變形情況，觀察各個方案的穩(wěn)定性，綜合各個方案的變形情況和自身重量選出了最優(yōu)方案。在最優(yōu)方案基礎上對工作臺的結構進行改進，改進后的工作臺重量降低了23.9%。
【關鍵詞】：板材成形 拉伸成形 數(shù)值模擬 設計
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內(nèi)外拉形機的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 國外拉形機14-16
• 1.3.2 國內(nèi)拉形機16-17
• 1.4 多夾鉗式柔性拉形17-20
• 1.5 有限元分析的發(fā)展及應用20-23
• 1.5.1 有限元技術發(fā)展概況20-21
• 1.5.2 利用有限元模擬進行機架設計的研究現(xiàn)狀21-23
• 1.6 選題意義及主要研究內(nèi)容23-24
• 1.7 小結24-25
• 第2章 高柔性拉形機機架的總體設計25-36
• 2.1 機架設計的主要思路25-26
• 2.1.1 機架設計準則25
• 2.1.2 機架設計要求25-26
• 2.2 高柔性拉形機的設計方案26-33
• 2.2.1 離散夾鉗鉗口運動范圍27-28
• 2.2.2 拼接式柔性拉形機28-29
• 2.2.3 可調(diào)式拉伸架和底座29-31
• 2.2.4 龍門移動式液壓裝置31-32
• 2.2.5 柔性拉形機工作臺32-33
• 2.3 高柔性拉形機工作狀態(tài)分析33-34
• 2.4 高柔性拉形機工作參數(shù)34-35
• 2.5 小結35-36
• 第3章 高柔性拉形機機架的數(shù)值模擬36-56
• 3.1 結構分析的力學基礎36-40
• 3.2 可調(diào)式拉伸架的后鎖定和前鎖定對比分析40-45
• 3.2.1 拉伸架后鎖定和前鎖定的結構設計40-41
• 3.2.2 拉伸架的有限元建模41-43
• 3.2.3 模擬結果分析43-45
• 3.3 拉伸架的結構改進45-47
• 3.4 改進前后對比47-50
• 3.5 機架的變形分析50-53
• 3.6 偏載檢驗53-54
• 3.6.1 僅 1600 柔性拉形機工作53-54
• 3.6.2 僅 2400 柔性拉形機工作54
• 3.7 小結54-56
• 第4章 龍門移動式液壓裝置的設計56-66
• 4.1 龍門移動式液壓裝置的設計方案56-58
• 4.2 計算結果對比58-63
• 4.3 偏載檢驗63-65
• 4.3.1 上模安裝在 1600 柔性拉形機對應上方63-64
• 4.3.2 上模安裝在 2400 柔性拉形機對應上方64-65
• 4.4 小結65-66
• 第5章 高柔性拉形機工作臺的設計66-74
• 5.1 工作臺的設計方案66-69
• 5.2 有限元模擬分析69-71
• 5.3 工作臺的結構改進71-72
• 5.4 高柔性拉形機整機設計圖72-73
• 5.5 小結73-74
• 第6章 總結與展望74-76
• 參考文獻76-82
• 致謝82

【參考文獻】

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本文編號：1023038