HD-200高速壓力機工作機構的動力學仿真及其機身結構優(yōu)化.pdf

1、隨著經濟和制造技術的發(fā)展，鍛壓機械在現代化生產中所起的作用越來越重要，在機床中所占的比重越來越大，其中，應用最廣泛的鍛壓設備是機械壓力機。為了適應現代機械壓力機高速度、高效率、高精度和高柔性的發(fā)展趨勢，高速精密壓力機應運而生。高速壓力機工作時可以實現自動送料，具備自動、高效、精密的特點，被廣泛應用于現代化工業(yè)生產中。高速壓力機由于工作速度快，容易產生較大的不平衡慣性力，所以在生產過程中容易出現嚴重的振動和噪聲問題。
　　 隨著現

2、代科學技術和計算機技術的發(fā)展，尤其是有限元分析軟件和技術的發(fā)展，使得人們可以把壓力機作為一個整體而對其進行靜、動態(tài)特性分析和研究，進而指導人們更科學有效的對壓力機進行設計、改進和優(yōu)化，從而實現高速壓力機的減振降噪。本課題就是以HD-200閉式雙點高速精密壓力機為研究對象，利用數值模擬和有限元分析方法對其進行減振降噪問題的研究，改善高速壓力機性能，提高其生產適用性。
　　 建立了HD-200高速壓力機運動機構的多剛體動力學模型，利

3、用機械系統(tǒng)動力學仿真軟件ADAMS對壓力機運動機構進行仿真分析，在此基礎上通過對副滑塊進行優(yōu)化，大大降低了豎直方向不平衡慣性力變化量;考察了曲軸轉速和動平衡效果的關系，發(fā)現某一曲軸轉速下，優(yōu)化得到的最優(yōu)的副滑塊的質量，可以適用于壓力機所許可的整個轉速范圍內;在滑塊安裝上模后對副滑塊進行了優(yōu)化分析，得到了最優(yōu)副滑塊的質量與上模質量的關系式;進行壓力機運動機構豎直和水平方向不平衡慣性力的綜合優(yōu)化分析，發(fā)現通過同時調整副滑塊和配重塊，可以使壓

4、力機豎直方向和水平方向的不平衡慣性力均保持在合理的范圍內，取得良好的綜合平衡效果。
　　 建立了HD-200高速壓力機組合機身的有限元模型，利用大型有限元分析軟件ANSYS對壓力機組合機身進行靜力學分析、模態(tài)分析和典型沖裁載荷下的瞬態(tài)分析，得到了機身在公稱力作用下的應力和變形情況，得到了壓力機機身前六階固有頻率和相應振型，得到了機身在沖裁工況下的動力學響應。
　　 在此基礎上，根據高速壓力機的結構特點，對機身部分尺寸進行

5、參數化設計，通過靈敏度分析得到了8個對機身質量和一階固有頻率影響最大的參數作為設計變量，以機身總質量最小為優(yōu)化目標函數，以其一階固有頻率最高和位移變形量為性能約束，在Workbench Design Explorer中進行多目標驅動優(yōu)化設計，綜合考慮獲得了最佳的機身優(yōu)化設計方案，優(yōu)化后機身總質量由原來的18691kg減小為17661kg，重量減輕了1.03噸，輕量化效果顯著。
　　 對優(yōu)化后的壓力機組合機身進行了靜力學分析、模態(tài)