平板沖孔有限元分析及優(yōu)化設計.pdf

1、“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”的提出，使中國制造業(yè)邁向高端，作為現(xiàn)代制造業(yè)中的沖孔技術(shù)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，不僅要改進機械設計工藝，提高質(zhì)量，而且要保證綠色環(huán)保。平板沖孔機作為現(xiàn)代加工各類平板孔的關(guān)鍵設備，利用新型成型技術(shù)加工孔，精度高、定位準、生產(chǎn)周期短，取代了傳統(tǒng)的成型技術(shù)。在實際生產(chǎn)中，由于沖孔機床結(jié)構(gòu)復雜，對形狀復雜不規(guī)則的型鋼進行沖孔時，會受到多種載荷共同作用，從而導致應力集中和振動問題，其中左右側(cè)板和貼板是受力的關(guān)鍵構(gòu)件，

2、為了解決這一問題,對左右側(cè)板和貼板進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，使重量最小、用料最省、造價最低。因此使用有限元軟件分析平板沖孔機焊接床身以及優(yōu)化左右側(cè)板和貼板，減小應力集中現(xiàn)象和實現(xiàn)輕量化技術(shù)意義重大。
　　本文闡述了國內(nèi)外沖孔機行業(yè)的發(fā)展動態(tài)、研究現(xiàn)狀，以及沖孔機在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要作用.以STPK120-12汽車縱梁平板數(shù)控沖孔機為研究對象，基于汽車縱梁平板數(shù)控沖孔機在實際中的大量應用，首先利用參數(shù)化程序設計語言APDL，建立了平板沖孔機

3、焊接床身的參數(shù)化有限元模型，然后利用ANSYS軟件的有限元方法，對平板沖孔機焊接床身進行靜力學分析、動力學分析，以及對平板沖孔機焊接床身側(cè)板和貼板的優(yōu)化，其主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）平板沖孔機焊接床身有限元參數(shù)化模型：用ANSYS參數(shù)化程序設計語言APDL建立平板沖孔機焊接床身的各組成結(jié)構(gòu)，通過布爾運算中的粘結(jié)命令將各結(jié)構(gòu)粘結(jié)為一個整體，并對焊接床身進行單元選擇、材料參數(shù)設置及網(wǎng)格劃分得到有限元模型。
　?。?）平

4、板沖孔機焊接床身靜力學分析：利用ANSYS軟件對平板沖孔機焊接床身進行靜力學分析，得到焊接床身應力云圖、位移云圖，確定了貼板和側(cè)板的圓弧處出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。
　?。?）平板沖孔機焊接床身的動力學分析：通過對平板沖孔機焊接床身進行模態(tài)分析，提取了焊接床身的前5階固有頻率，得到相對應的模態(tài)振型圖，確定了諧響應分析的頻率范圍；然后對焊接床身諧響應分析，得到X、Y、Z方向的頻率—位移幅值曲線，通過分析得出第二階固有頻率對焊接床身的動力學影

5、響最大，從而為平板沖孔機焊接床身動力學設計提供依據(jù)。
　?。?）側(cè)板和貼板的優(yōu)化分析：以尺寸優(yōu)化設計理論為基礎(chǔ)，采用目標驅(qū)動優(yōu)化法，將側(cè)板和貼板的自重設為目標函數(shù)，厚度為設計變量，靜力學分析結(jié)果中提取的應力和位移作為狀態(tài)變量，采用子問題法對側(cè)板和貼板進行靜態(tài)優(yōu)化，其優(yōu)化結(jié)果表明，左右側(cè)板和貼板的重量有所減?。p小了27.1％）。
　　經(jīng)過對平板沖孔機焊接床身進行靜力學、動力學分析和對側(cè)板和貼板優(yōu)化設計，有助于提高企業(yè)設計的效