JS-500精整壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)有限元分析及改進(jìn)設(shè)計

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身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計 專 業(yè)： 學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）前期工作材料 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 系 部： 專 業(yè)： 設(shè)計（論文）題目： 整壓力機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計 指導(dǎo)老師： 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備注 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計（論文）實(shí)習(xí)調(diào)研報告 1 4 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告（含 文獻(xiàn)綜述） 1 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯（含原文） 1 6 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 1 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表 學(xué) 院 選 題 教 師 姓名 專 業(yè) 專業(yè)技術(shù) 職務(wù) 申報課題名稱 整 壓力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu)有限元分析及改進(jìn)設(shè)計 課題性質(zhì) ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 課題來源 A B C D √ √ 課題簡介 本課題 來源于揚(yáng)州捷邁鍛壓機(jī)械有限公司。 整 壓力機(jī)為國內(nèi)首創(chuàng)半開、半閉式壓力機(jī)， 整 壓力機(jī)是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品 ,專門用于鍛壓汽車零部件而生產(chǎn)的， 適于薄板的沖載、成形、彎曲、校正、拉深和整形等各種冷沖壓工藝 。 要求我們運(yùn)用有限元分析技術(shù)，對 整壓力機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機(jī)產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學(xué)計算分析的依據(jù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，訓(xùn)練學(xué)生綜合 運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決工程中的實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計過程中使用計算機(jī)的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學(xué)生能夠掌握有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變場的分析及優(yōu)化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法。 設(shè)計（論文） 要 求 （包括應(yīng)具備的條件） 技術(shù)要求： (1) 要求校核 整 壓力機(jī)在承載條件下的剛度和強(qiáng)度； (2) 要求在保證液壓機(jī)強(qiáng)度和剛度的條件下對液壓機(jī)主要部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計； (3) 分析液壓機(jī)的模態(tài)，并對 液壓機(jī)的工作狀況進(jìn)行評估。 具備條件 ： (1) 機(jī)房提供學(xué)生完成課題所需計算機(jī)和有限元分析軟件 (2) 揚(yáng)州大學(xué)圖書館提供學(xué)生所需資料。 課題預(yù)計 工作量大小 大 適中 小 課題預(yù)計 難易程度 難 一般 易 √ √ 所在專業(yè)審定意見： 負(fù)責(zé)人（簽名）： 年 月 日 院主管領(lǐng)導(dǎo)意見： 簽名： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 系 部： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 畢業(yè)（論文）題目： 整 壓力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計 起 迄 日 期： 設(shè)計（論文 ）地點(diǎn)： 指 導(dǎo) 老 師： 專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人： 發(fā)任務(wù)書日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 1、本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 本課題來源于揚(yáng)州捷邁鍛壓機(jī)械有限公司。 整 壓力機(jī)為國內(nèi)首創(chuàng)半開、半閉式壓力機(jī)， 整 壓力機(jī)是該公司根據(jù)市場需求而開發(fā)研制的產(chǎn)品 ,專門用于鍛壓汽車零部件而生產(chǎn)的， 適于薄板的沖載、成形、彎曲、校正、拉深和整形等各種冷沖壓工藝 。 要求我們運(yùn)用有限元分析技術(shù)，對 整 壓力機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析并給出優(yōu)化方案。通過本課題的研究 ,為提高壓力機(jī)產(chǎn)品的性能，質(zhì)量和壽命，降低產(chǎn)品成本提供科學(xué)計算分析的依據(jù)，增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場的競爭力。 本課題的目的在于鞏固和擴(kuò)大學(xué)生在校期間所學(xué)的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識， 訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決工程中的實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究以及資料、信息獲取和分析的能力；培養(yǎng)學(xué)生在設(shè)計過程中使用計算機(jī)的能力；培養(yǎng)學(xué)生撰寫論文的能力；培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神。 通過本課題的研究，使學(xué)生能夠掌握有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變場的分析及優(yōu)化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法。 2、本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 務(wù)內(nèi)容 要求運(yùn)用有限元分析軟件 整 壓力機(jī) 進(jìn)行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu) 化設(shè)計。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機(jī)機(jī)身部件的強(qiáng)度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。模態(tài)分析可以求出機(jī)身振動的固有頻率以及相應(yīng)的振型，分析各種振型對液壓機(jī)工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及進(jìn)而改善其結(jié)構(gòu)有重要的意義，為液壓機(jī)的設(shè)計提供了理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。主要任務(wù)內(nèi)容有： （ 1） 對 整 壓力機(jī) 機(jī)身結(jié)構(gòu) 進(jìn)行三維實(shí)體建模 ； （ 2） 了解 整 壓力機(jī) 工作性質(zhì)和工作狀態(tài) ；對其進(jìn)行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案； （ 3） 劃分網(wǎng)格，進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分 析，求出機(jī)身的應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律， 評價載荷對壓力機(jī)工作性能的影響； （ 4） 對 機(jī)身 模型進(jìn)行 自由 模態(tài)分析，求解 機(jī)身 固有頻率以及相應(yīng)的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響。 （這項(xiàng)選做 ） ； （ 5） 根據(jù)分析結(jié)果，在應(yīng)力集中危險區(qū)域采取措施改善應(yīng)力狀況；在低應(yīng)力區(qū)域，改變相關(guān)尺寸變量，以達(dá)到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進(jìn)行有限元分析，檢驗(yàn)改變尺寸后的剛度和強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到獲取最佳方案。 始條件及數(shù)據(jù) 該設(shè)備的主要參數(shù)如下 : 型 號 : 公 稱 壓 力 : 5000 公 稱壓行程： 8 滑塊行程長度： 300 滑塊行程次數(shù)： 30； 工件臺面尺寸： 前后方向 1100； 左右方向 1200； 工件臺面板厚： 200； 機(jī)身材料是 度 37800 ； 其他數(shù)據(jù)（材料等）見圖紙。 術(shù)要求 (4) 要求校核 整 壓力機(jī) 在承載條件下的剛度和強(qiáng)度。 (5) 要求在保證液壓機(jī)強(qiáng)度和剛度的條件下對液壓機(jī)主要部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 （ 3） 分析液壓機(jī)的模態(tài)，并對液壓機(jī)的工作狀況進(jìn)行評估。 作要求 （ 1） 在深刻領(lǐng)會任務(wù)內(nèi)容及要求的基礎(chǔ)上， 查找相關(guān)的文獻(xiàn)資料。（ 20 篇以上，除了教師已列出的文獻(xiàn)），通過查閱文獻(xiàn)資料認(rèn)真研究原始材料，寫出開題報告； （ 2） 進(jìn)行理論學(xué)習(xí)、上機(jī)操作、數(shù)據(jù)處理、分析總結(jié)、整理資料，完成與任務(wù)書要求相應(yīng)的工作，并撰寫成畢業(yè)論文，獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計的各項(xiàng)工作； （ 3） 畢業(yè)論文或設(shè)計說明書需符合規(guī)范化要求，即：由中外文題名、目錄、中外文摘要、引言（前言）、正文、結(jié)論、謝辭、參考文獻(xiàn)和附錄組成，中文摘要在 400 漢字左右，外文摘要在 250 個實(shí)詞左右，中文題名字?jǐn)?shù)一般不超過 20 個，設(shè)計說明書、論文或軟件說明書的總字?jǐn)?shù)在 萬漢字； （ 4） 完成英 譯中資料一份； （ 5） 畢業(yè)設(shè)計必須按時按量在規(guī)定的地點(diǎn)認(rèn)真完成。 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 3、對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求（包括畢業(yè)設(shè)計論文、 圖表、實(shí)物樣品等）： （ 1） 完成實(shí)習(xí)調(diào)研報告和開題報告； （ 2） 完成本課題規(guī)定的設(shè)計圖紙一份； （ 3） 完成按本任務(wù)書第二項(xiàng)內(nèi)容所述要求撰寫研究論文 一篇 ，篇幅不少于 2 萬字；。 （ 4） 完成英譯中資料一份， 不少于 5000 字符 。 4、主要參考文獻(xiàn)： [1] 梁森 D]:[碩士學(xué)位論文 ]. 山東：山 東工業(yè)大學(xué)機(jī)械系， 2001. 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年，是一家長期致力于鍛壓機(jī)械與數(shù)控機(jī)床的研制、生產(chǎn)與銷售的企業(yè)集 團(tuán)，集團(tuán)是以江蘇揚(yáng)力鍛壓機(jī)床有限公司為母公司成立的，其控股子公司為：江蘇富力數(shù)控機(jī)床有限公司、江蘇國力鍛壓機(jī)床有限公司、江蘇揚(yáng)力鑄鍛有限公司、江蘇揚(yáng)力堅城鍛壓機(jī)床有限公司、江蘇揚(yáng)力模具有限公司等 5 家中外合資、股份公司、全資公司。目前揚(yáng)力集團(tuán)已成為國內(nèi)生產(chǎn)壓力機(jī)數(shù)量最大、品種最多、規(guī)格最全的企業(yè)，中國鍛壓機(jī)床行業(yè)的龍頭企業(yè)，現(xiàn)價工業(yè)總產(chǎn)值和銷售量在全國鍛壓行業(yè)排名第一， 2008 元。 集團(tuán)注冊資本總額為 5380 萬元，占地面積 1800 畝，固定資產(chǎn)總值 元，現(xiàn)有員工 4000 多人，分布 在揚(yáng)州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，邗江經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、揚(yáng)州南郊霍橋鎮(zhèn)、揚(yáng)州東郊灣頭鎮(zhèn)。規(guī)?；?、現(xiàn)代化的生產(chǎn)形式奠定了揚(yáng)力集團(tuán)堅實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)。 集團(tuán)長期致力于板材加工機(jī)械的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，擁有雄厚的科研力量和先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備。集團(tuán)母公司致力于壓力機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)，其主要產(chǎn)品有： 10 余個系列 300 多個品種的高、中、普檔壓力機(jī)；產(chǎn)品均可方便配接開卷、校 平和自動送料等沖壓周邊設(shè)備，組成單機(jī)自動化生產(chǎn)線。亦可配接機(jī)械手組成多機(jī)自動化聯(lián)線。 江蘇富力數(shù)控機(jī)床有限公司致力于數(shù)控機(jī)床的研制開發(fā)，其主要產(chǎn)品有： 列數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床； 列數(shù)控閘式剪板機(jī)； 列數(shù)控折彎機(jī)。江蘇國力鍛壓機(jī)床有限公司致力于普通型和經(jīng)濟(jì)型數(shù)控剪板機(jī)、折彎機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)，其主要產(chǎn)品有： 列液壓擺式剪板機(jī)； 列經(jīng)濟(jì)型數(shù)控液壓板料折彎機(jī)； 列經(jīng)濟(jì)型數(shù)控液壓擺式剪板機(jī)。江蘇揚(yáng)力堅城鍛壓機(jī)床有限公司主要致力于大型和重型壓力機(jī)的研制、 生產(chǎn)。江蘇揚(yáng)力鑄鍛有限公司主要致力于各種鑄鐵、鑄鋼、鑄銅及其它有色金屬的鑄造。江蘇揚(yáng)力模具有限公司主要致力于各種模具的設(shè)計和生產(chǎn)，具有設(shè)計生產(chǎn)塑料模具、大型金屬模具、級進(jìn)模具、汽車模具等各種復(fù)雜模具的能力。 知識化、年輕化的員工隊伍，造就了揚(yáng)力強(qiáng)大的研發(fā)能力和產(chǎn)品創(chuàng)新能力。公司可隨時根據(jù)客戶要求定制、改制特殊用途的各類專用壓力機(jī)、數(shù)控沖剪折等機(jī) 床。 標(biāo)準(zhǔn)化、全優(yōu)化的質(zhì)量控制，確保了我們的產(chǎn)品質(zhì)量。公司先后榮獲國家高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省產(chǎn)品質(zhì)量免檢企業(yè)、江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、江蘇省名牌產(chǎn) 品、江蘇省重點(diǎn)保護(hù)產(chǎn)品等等稱號，并于 1998 年通過了 001 質(zhì)量體系認(rèn)證。 一體化、終端化的售后服務(wù)，解除了用戶的后顧之憂。公司先后在蘇州、上海、安徽、浙江、廣州、深圳、天津及蘇中地區(qū)建立了八個較為完善的，集售前、售中、售后服務(wù)于一體的分公司和五十七個子公司、辦事處，產(chǎn)品銷售遍布大江南北，并出口到東南亞、歐美等各國。 經(jīng)營企業(yè)等于經(jīng)營人生，揚(yáng)力人意氣風(fēng)發(fā)、滿懷豪情地將目光聚焦世界，并定下了第十一個五年計劃期間的宏偉藍(lán)圖：積極響應(yīng)市政府近期提出的 ―再干三五年，實(shí)現(xiàn)新跨越 ‖號召，積極參與政府多形式 、多渠道、多元化的招商引資，爭創(chuàng)揚(yáng)州工業(yè)第一方略中的先行企業(yè)，在優(yōu)化、提升現(xiàn)有產(chǎn)品品質(zhì)的基礎(chǔ)上，專項(xiàng)開發(fā)制造超大型、高性能、柔性化、全自動壓力機(jī)生產(chǎn)線及高品質(zhì)數(shù)控系列產(chǎn)品，并大力引進(jìn)行業(yè)精英人才，力爭用五年左右的時間實(shí)現(xiàn)年銷售 30 億元，使揚(yáng)力成為國際級壓力機(jī)生產(chǎn)基地和集散中心，并躋身世界壓力機(jī)生產(chǎn)企業(yè)前三強(qiáng)！ 由于我們的課題是關(guān)于壓力機(jī)的部分，所以我們主要參觀了壓力機(jī)裝配車間，通過學(xué)長的介紹，我們了解了在完善現(xiàn)代企業(yè)制度的進(jìn)程中，楊力集團(tuán)凸顯出生產(chǎn)規(guī)?；?、發(fā)展專業(yè)化、管理規(guī)范化、營銷網(wǎng)絡(luò)化、研發(fā)系列化、產(chǎn) 權(quán)自主化、服務(wù)優(yōu)質(zhì)化、員工知識化的特點(diǎn)，并通過管理求新、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備更新，以及集品種、品質(zhì)、品位于一體的 “ 三品戰(zhàn)略 ” ，贏得了科技優(yōu)勢、質(zhì)量優(yōu)勢和市場優(yōu)勢。并且先后獲 “ 江蘇省百強(qiáng)重點(diǎn)高新技企業(yè) ” “ 國家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè) ” “ 國家級邗江數(shù)控金屬板材加工機(jī)械產(chǎn)業(yè)基地骨干企業(yè) ” 和 “ 中國機(jī)械 500 強(qiáng) ” 等稱號， “ 揚(yáng)力 ” 商標(biāo)也被評為中國馳名商標(biāo)。 在此次參觀實(shí)習(xí)中，學(xué)長重點(diǎn)跟我們講解了壓力機(jī)的幾種類別。壓力機(jī)主要工作原理就是曲柄滑塊，利用偏心桿的偏心距離達(dá)到滑塊上下移動的目的?；瑝K移動的距離正好就是二倍的偏心距離。 壓力 機(jī)主要有單輾壓力機(jī)和雙輾壓力機(jī)，據(jù)說還有多輾壓力機(jī)我們沒有見到。壓力機(jī)工作時由電機(jī)帶動飛輪，再帶動齒輪，而齒輪帶動偏心桿的轉(zhuǎn)動，從而使壓力機(jī)工作。 一般單輾壓力機(jī)體形較小，多為輕量級的壓力機(jī)，而雙輾壓力機(jī)噸位較大。雙輾的工作主要區(qū)別在同步保證兩桿的運(yùn)動，一般有兩種方法：（ 1）兩個偏心桿的中間放置兩個緊密咬合的齒輪（ 2）兩個偏心桿的外端各放置一個小齒輪，在其上面放置一個連有兩個小齒輪的連桿，使四個齒輪兩兩咬合。壓力機(jī)又可分為開式和閉式，兩者各有優(yōu)劣，開式壓力機(jī)視野好，便于送料，易于操作，但可能會壓開出來，影 響 精度。閉式壓力機(jī)精度高，但不便于操作。 同時 ,學(xué)長還告訴我們在德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)使用技術(shù)更高的雙電機(jī)壓力機(jī)了，可以支持更大噸位的工作。一方面由于技術(shù)的原因，我國無法制造出雙電機(jī)壓力機(jī)。另一方面，因?yàn)樵靸r太高的原因，我國大部分企業(yè)不愿意花巨資購買。所以依舊普遍在使用單個電機(jī)的壓力機(jī)，這也是我們國家工業(yè)落后的地方。 通過這次的參觀實(shí)習(xí)，我進(jìn)一步鞏固和深化所學(xué)的理論知識，彌補(bǔ)了實(shí)際工作中不足的一部分，同時也了解了一些機(jī)械行業(yè)的現(xiàn)狀，可惜因?yàn)椴荒軇邮謱?shí)際操作。通過此次實(shí)習(xí)將原本書本上抽象的知識變得鮮活起來，了 解了機(jī)械專業(yè)在機(jī)械行業(yè)上的具體應(yīng)用。為畢業(yè)設(shè)計打好了基礎(chǔ)，學(xué)到了很多自己以前不懂的知識。 同時了解的機(jī)械行業(yè)在我國的發(fā)展地位，意識到機(jī)械行業(yè)在我國的發(fā)展趨勢。我們必須加強(qiáng)實(shí)際的應(yīng)用學(xué)習(xí)，以使自己將來步入社會能盡快的適應(yīng)工作。為我國的機(jī)械行業(yè)添磚加瓦。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號： 專 業(yè)： 設(shè)計（論文）題目： 整壓力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu) 有限元分析及改進(jìn)設(shè)計 指 導(dǎo) 老 師： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 1、結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每 人撰寫 2000 字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 題研究的目的和意義 力機(jī)的概述 壓力機(jī)是一種通用性設(shè)備，可以廣泛的應(yīng)用于粉末、陶瓷、橡膠、磁材、金屬、復(fù)合材料等的壓力成型以及各種機(jī)械、汽車裝配線上零部件的壓裝等工作。 但長期以來我國壓力機(jī)的設(shè)計和制造水平比較低，存在著其壓力、位置等參數(shù)的控制基本上還是手動或模擬量的調(diào)整，自動化水平低，壓機(jī)間及壓機(jī)與上位機(jī)間無法進(jìn)行通訊，液壓回路控制簡單，床身結(jié)構(gòu)為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計等缺點(diǎn)，無法滿足高精度壓裝制造業(yè)的需求，與金屬切削設(shè)備相比，其伺服化、數(shù)字化 的開發(fā)進(jìn)程落后數(shù)十年。特別是近年來，我國汽車工業(yè)正以前所未有的速度發(fā)展，從而帶動著整個制造業(yè)的振興，而在各種汽車零部件的制造和裝配過程中離不開壓力機(jī)械的使用，壓力機(jī)的市場需求在逐年增加，同時舊的壓力機(jī)也隨著產(chǎn)品技術(shù)要求的提高而需要更新。 因此，該機(jī)的研制成功與大量使用對于提高壓裝質(zhì)量及降低操作者的勞動強(qiáng)度將起到重要的作用。也必將對于提升我國壓力機(jī)的裝備水平及至整個國民制造業(yè)有著深遠(yuǎn)的意義 [1]。 機(jī)械壓力機(jī)是利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的直線往復(fù)運(yùn)動對坯料進(jìn)行成形加工的鍛壓設(shè)備。能進(jìn)行各種沖 壓工藝以直接生成半成品或成品 [2]。在所有的鍛壓設(shè)備中，機(jī)械壓力機(jī)所占比例高達(dá) 80%以上 [3]。 精整壓力機(jī)是一種精密、高速、高效的精密整形拉深壓力機(jī)，設(shè)備采用六連桿機(jī)構(gòu)并進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，使該設(shè)備既具有類似于液壓機(jī)的運(yùn)動特性曲線，又具有較快的行程次數(shù) [4]。 內(nèi)外壓力機(jī)的發(fā)展 目前我國壓力機(jī)機(jī)身的設(shè)計至今大多沿用經(jīng)驗(yàn)、類比的傳統(tǒng)設(shè)計方法，設(shè)計出的床身不僅性能差，結(jié)構(gòu)笨重，速度、精度提不高，而且設(shè)計周期長，制造成本高，更新?lián)Q代慢，這些問題使得國產(chǎn)壓力機(jī)在高檔次壓力機(jī)領(lǐng)域內(nèi)無法與國外壓力機(jī)相抗衡。 隨著中國加入 國的機(jī)床制造企業(yè)的形勢將變得更加嚴(yán)峻，并面臨更為強(qiáng)大的競爭對手，為此，中國的壓力機(jī)制造企業(yè)必須改變原有的傳統(tǒng)設(shè)計方法，以先進(jìn)的設(shè)計制造手段作為技術(shù)支撐，來提高我國壓力機(jī)的設(shè)計與制造水平，在新的市場環(huán)境中積極參與競爭。隨著 術(shù)的日益普及和應(yīng)用，有限元方法等現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析方法已為工程技術(shù)設(shè)計人員廣為認(rèn)識和發(fā)展，在機(jī)床設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用，并取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 [5]。 自改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)得到了穩(wěn)定高速的發(fā)展，液壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用在冶金、工業(yè)設(shè)備、汽車、工程機(jī) 械、船舶、飛機(jī)、潤滑系統(tǒng)等各個領(lǐng)域 [6]。 近年來，由于我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各行各業(yè)對壓力機(jī)特別是新型壓力機(jī)的需求越來越多，國內(nèi)國際市場競爭非常激烈。世界許多壓力機(jī)生產(chǎn)廠家都把精力集中在開發(fā)高速度、高精度的壓力機(jī)上。我國目前對壓力機(jī)機(jī)身的設(shè)計長期以來還沿用經(jīng)驗(yàn)、類比的傳統(tǒng)設(shè)計方法，設(shè)計出的床身不僅性能差，結(jié)構(gòu)笨重，速度、精度提不高，而且設(shè)計周期長，制造成本高，更新?lián)Q代慢，這些問題使得國產(chǎn)壓力機(jī)在高檔次壓力機(jī)領(lǐng)域內(nèi)無法與國外壓力機(jī)相抗衡。隨著電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)與機(jī)床分析技術(shù)的結(jié)合，要求我們引入現(xiàn)代設(shè)計理 念與手段，利用有限元法進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)特征的計算，對新型壓力機(jī)機(jī)身作全面的分析優(yōu)化。同時，對壓力機(jī)的優(yōu)化方法進(jìn)行探索，實(shí)現(xiàn)真正意義上的設(shè)計[7]。 目前國內(nèi)外大多數(shù)使用的壓力機(jī)一般都采用不可調(diào)速的交流異步電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，這種驅(qū)動方式需要一整套的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所需要的直線往返運(yùn)動，同時為了減小電動機(jī)的功率，還在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了飛輪，這種傳動系統(tǒng)成本較低，但是體積笨重，變速難度大 [8]。 國外對于壓力機(jī)的機(jī)身也有大量的研究，德國的 立了機(jī)械壓力機(jī)的三種不同復(fù)雜程度的工程模 型，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證模型的參數(shù)，從而對壓力機(jī)進(jìn)行計算機(jī)仿真和動態(tài)設(shè)計。丹麥的 計了一種壓力機(jī)實(shí)驗(yàn)來確定了壓力機(jī)的六個剛度，從而為壓力機(jī)的設(shè)計提供了有益的幫助 [9]。 日本作為世界上資源最稀缺并且消耗最大的國家之一，他們的工程技術(shù)人員對節(jié)能技術(shù)的研究一直處于世界先進(jìn)水平。作為日本非常有影響力的企業(yè)，口本第一電氣株式會社從 20 世紀(jì) 80 年代末就開始對直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)進(jìn)行研究，取得了一系列的研究成果，己經(jīng)在開始在工程設(shè)備中使用 [10]。 目前世界鍛壓 設(shè)備的發(fā)展趨勢是 :集機(jī)械、電子、液壓、氣動及檢測等方面的最新技術(shù)于一體，自動化程度高、換模快速、工作可靠、噪聲低、防護(hù)完善、精度高。近年來又發(fā)展了數(shù)控系統(tǒng)，能和電子機(jī)算機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、自動換模系統(tǒng)及自動倉儲等相結(jié)合，構(gòu)成多種系列的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)，并向現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方向發(fā)展 [11]。 限元的應(yīng)用 限元 簡介 有限元法 (稱 生于 20 世紀(jì) 40 年代。此前，工程中解微分方程的數(shù)值方法主要是差分法。由于航空工業(yè)發(fā)展的需要，對飛機(jī)的 結(jié)構(gòu)要進(jìn)行精細(xì)的設(shè)計與計算，以減輕質(zhì)量、提高強(qiáng)度等，這就推動了結(jié)構(gòu)力學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了矩陣力學(xué)分析方法。 1960 年 )在分析彈性力學(xué)問題時首次提出有限元方法的名稱。馮康等 (1964 年 )也提出了類似的有限元方法及變分原理。此后，有很多的工程師在土木工程、機(jī)械工程等各個領(lǐng)域嘗試采用有限元方法分析彈性力學(xué)問題、流體力學(xué)問題、傳熱問題等，推動了有限方法的蓬勃發(fā)展。 1967 年， 早出版了有限元分析的專著。 1972 年， 版了非線性連續(xù)體的有限元 專著。有限元方法的出現(xiàn)，不但使過去想分析而無法分析的問題得到很好的解決，也使各類問題計算結(jié)果的精度大大提高，同時引發(fā)了計算數(shù)學(xué)的革命，帶動了其他學(xué)科的發(fā)展。據(jù)估計，目前國際上，有 90%以上的機(jī)械類產(chǎn)品、土木工程結(jié)構(gòu)要采用有限元分析方法進(jìn)行分析 ， 有 70%的科技文獻(xiàn)中會采用有限元作為分析工具 [12]。 李明典等用有限元法分析了錘桿在對中和偏心載荷作用下應(yīng)力沿錘桿的分布，探討了不同偏心、加速度和材質(zhì)對錘桿動應(yīng)力分布的影響，為錘桿的改進(jìn)設(shè)計提供有用的理論依據(jù) [13]。土俊領(lǐng)通過對軋機(jī)機(jī)架的有限元分析，找出了危險點(diǎn)的 位置，確定了極限安全系數(shù) [14]。土蘇安等針對某廠 25 噸曲柄連桿式吃剪機(jī)機(jī)架使用中存在的問題，采用件對吃剪機(jī)機(jī)架進(jìn)行了有限元分析和強(qiáng)度研究，得出了吃剪機(jī)機(jī)架的應(yīng)力、 應(yīng)變分布，找出了薄弱環(huán)節(jié)，并應(yīng)用電阻應(yīng)變儀在現(xiàn)場作了多點(diǎn)測試，其理論值和實(shí)際測試值吻合較好。并對吃剪機(jī)架提出了改進(jìn)措施，對改進(jìn)后的機(jī)架又進(jìn)行了有限元分析。實(shí)踐證明通過改進(jìn)的曲柄連桿式吃剪機(jī)架其性能比以前更好 [15]。李陪武等以 雙盤摩擦壓力機(jī)為例，較為全面地分析了中心載荷、扭轉(zhuǎn)載荷和偏心載荷對機(jī)身強(qiáng)度和剛度的影響，提出 了允許偏載域的概念及一些解決問題的方法與設(shè)計準(zhǔn)則 [16]。史寶軍、管延錦等對壓力機(jī)的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了研究，并結(jié)合機(jī)身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別采用了許多措施，使機(jī)身的結(jié)構(gòu)更合理 [17][18]。史寶軍等主要對 開式壓力機(jī)機(jī)身進(jìn)行有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)選，取得了既減輕重量又提高強(qiáng)度、剛度的顯著效果。這說明鍛壓機(jī)械的有限元分析已從原來的應(yīng)力和變形分析走向結(jié)構(gòu)的靜態(tài)優(yōu)化 [19]。 件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上計算機(jī)輔助工程行業(yè)中最大公司之一 司開發(fā) [20]。 限元的發(fā)展與現(xiàn)狀 有限元的的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假象的離散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體。實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對離散體進(jìn)行分析，得出滿足工程進(jìn)度的近似結(jié)果來替代對實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實(shí)際工程需要解決而理論分析又無法解決的復(fù)雜問題。有限元的概念早在 40年代就被人提出，但是由于當(dāng)時計算機(jī)尚未出現(xiàn)而沒有被重視。直到 60年代有限元法才發(fā)展起來，是計算機(jī)的產(chǎn)物。美國克勞夫教授運(yùn)用三角形單元對飛機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了計算，并在 1960年首次提出了 “ 有限單元法 ” 這一名 稱 [21]。我國的馮康教授在 1956年中發(fā)表的論文中也提到了有限單元法。自從 1965 年“ 有限元 ” 這個名詞第一次出現(xiàn)，到今天有限元方法在工程上得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)經(jīng)歷了四十年的發(fā)展歷史，理論和算法都已經(jīng)日趨完善。近年來隨著計算機(jī)技術(shù)的普及和計算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計和分析中得到了越來越廣泛的重視，已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計算問題的有效途徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機(jī)幾乎所有的設(shè)計制造都已離不開有限元分析計算，其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能 源、科學(xué)研究等各個領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。 隨著電子計算機(jī)速度、容量的提高 ,商品化有限元程序越來越廣泛地被人們所接受 ,人們不必再在編寫程序上花費(fèi)大量的精力。不僅如此 ， 商品化有限元程序的發(fā)展 ,還使 用戶能夠擺脫手工網(wǎng)格劃分、逐點(diǎn)輸入結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和單元聯(lián)接信息 。 而且通過屏幕菜單方式得到了良好的人機(jī)對話環(huán)境和在計算結(jié)果分析上鮮明的視覺效果。目前的商品化有限元程序一般分為 3個部分 ， 即前處理部分、處理部分和后處理部分。它們通過互交式計算機(jī)圖形集中到 22]。 通過對壓力機(jī)機(jī)身進(jìn)行有限元 分析后，對強(qiáng)度、剛度相對薄弱的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)[23]。 隨著計算機(jī)與有限元軟件的發(fā)展，用有限元法對零部件進(jìn)行受力分析校核逐漸取代了原有的經(jīng)典材料力學(xué)的危險截面計算法。通過測試證明，有限元法計算結(jié)果誤差更小，能夠?yàn)樵O(shè)計人員提供更為可靠的參考依據(jù)。近兩年來，采用有限元分析法對機(jī)床在設(shè)計開發(fā)階段的關(guān)鍵零部件進(jìn)行及時分析校核，為零部件的反復(fù)優(yōu)化改型設(shè)計提供了重要參考依據(jù)，使機(jī)床在生產(chǎn)加工前，其零部件強(qiáng)度和剛度己經(jīng)有了較好的控制，極大減少了返工率 [24]。 有限元方法的一些發(fā)展趨勢： 件的無縫集成 25]。 參考文獻(xiàn) [1] 雷小寶 D]2] 梁建軍 D]3] 董建興 D]4] 張新國，韓杰，孫林，馮濤 ]州捷邁鍛壓機(jī)械有限公司， 2012 [5] 張祖芳 D]6] 沈文軒 D]7] 周平 D]8] 吳凡 D]9] 任翠鋒 D]10] 王漢杰 D]11] 于曉紅 J]：揚(yáng)州捷邁鍛壓機(jī)械有限公司， 2011 [12] 丁科，陳月順 M]北京大學(xué)出版社， 2006. 1 [13] 李明典 J]1986 (2) : 1514] 土俊領(lǐng) J]1996 (3) : 3515] 土蘇安 J]1999 (2) :1116] 李陪武，謝春雷 I)(R] [17] 史寶軍，鹿曉陽，藍(lán)靜等 與分析 [J]):3418] 管延錦 D]:[碩士論文 ]山東工業(yè)大學(xué)機(jī)械系， 1994 [19] 史寶軍，豐向軍 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進(jìn)行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、模態(tài)分析以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。利用靜態(tài)有限元分析，校核液壓機(jī)機(jī)身部件的強(qiáng)度和剛度，并且根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以達(dá)到降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。模態(tài)分析可以求出機(jī)身振動的固有頻率以及相應(yīng)的振型，分析各種振型對壓力機(jī)工作狀態(tài)的影響。這對于了解液壓機(jī)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性以及進(jìn)而改善其結(jié)構(gòu)有重要的意義，為壓力機(jī)的設(shè)計提供了理論和現(xiàn)實(shí)依據(jù)。主要內(nèi)容有： (1)收集相關(guān)資料，查閱中外文獻(xiàn)、請教老師和同學(xué)討論。 學(xué)習(xí)有限元分析軟件，有限元建模、邊界條件的確定、載荷模擬及結(jié)構(gòu)應(yīng) 力應(yīng)變場的分析及優(yōu)化設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法。 (2)整壓力機(jī)機(jī)身進(jìn)行三維實(shí)體建模； (3)整壓力機(jī)工作性質(zhì)和工作狀態(tài)；對其進(jìn)行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案 (4)行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析，求出機(jī)身的應(yīng)力和應(yīng)變分布規(guī)律，評價載荷對壓力機(jī)工作性能的影響； (5)應(yīng)力集中危險區(qū)域采取措施改善應(yīng)力狀況；在低應(yīng)力區(qū)域，改變相關(guān)尺寸變量，以達(dá)到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進(jìn)行有限元分析，檢驗(yàn)改變尺寸 后的剛度和強(qiáng)度。重復(fù)進(jìn)行以上步驟，直到獲取最佳方案。 究的手段 (1)件和 件； (2)畫出 壓力機(jī)的三維模型； (3)件； (4)身材料是 度 ρ=7800 ㎏ / (5)循 ―均勻應(yīng)力區(qū)粗劃，應(yīng)力梯度大的區(qū)域細(xì)劃 ‖的原則； (6)添加約束條件； (7)備在工作時承受兩個相反方向的載荷，機(jī)身所受載荷簡化為對機(jī)身的兩個方向的均布載 荷； (8) (9) (10)價載荷對壓力機(jī)工作性能的影響，從而選擇合適的機(jī)身尺寸和材料厚度，盡量減輕機(jī)身的重量； (11)到機(jī)身結(jié)構(gòu)的固有頻率以及相應(yīng)的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作的狀況的影響； (12)善應(yīng)力狀況和改變相關(guān)尺寸變量，以減輕總體質(zhì)量，然后進(jìn)行有限元分析，檢驗(yàn)剛度和強(qiáng)度，依次重復(fù)以上步驟，直至取得最佳方案。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 指導(dǎo)教師意見 ： 1、對 ―文獻(xiàn)綜述 ‖的評語： 2、對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果 的預(yù)測： 指導(dǎo)老師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 整壓力機(jī) 機(jī)身 結(jié)構(gòu)有限元分析及改進(jìn)設(shè)計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工 作 量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化 的要求 任務(wù)書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度 出勤情況 好 √ 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計劃進(jìn)行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 中 差 中期成績評定： 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人 年 月 日 I 摘 要 有限元分析和結(jié) 構(gòu)優(yōu)化等 術(shù)的應(yīng)用，對于降低制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。本文以 整壓力機(jī)機(jī)身作為研究對象， 運(yùn)用有限元分析軟件 整壓力機(jī)進(jìn)行有結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計以主要內(nèi)容有： （ 1） 分析了解 整壓力機(jī)工作狀態(tài)和性能。 （ 2） 對機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維實(shí)體建模。 （ 3） 分析曲軸的受力情況和強(qiáng)度校核，對其進(jìn)行工作載荷分析，確定邊界條件及加載方案。 （ 4） 劃分網(wǎng)格，進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析，求出機(jī)身應(yīng)力分布規(guī)律和載荷對其工作性能的影響，并對機(jī)身進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 （ 5） 對壓力機(jī)進(jìn) 行自由模態(tài)和約束模態(tài)分析，求解其固有頻率以及相應(yīng)的振型等動態(tài)參數(shù)，分析其對工作狀況的影響 。最后對論文的研究內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)和展望。 關(guān)鍵詞 ：壓力機(jī)，有限元分析，靜態(tài)分析，優(yōu)化設(shè)計，模態(tài)分析 he as to is of on S - 500 as S - 500 a to (1) S – 500 is (2) d (3) of on (4) on (5) to as of on is 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................ I ................................................................................................................ 錄 ...................................................................................................................... I 第一章 緒論 .......................................................................................................................... 1 力機(jī)的概述 ................................................................................................................ 1 內(nèi)外壓力機(jī)的發(fā)展 .................................................................................................... 1 題來源 ........................................................................................................................ 3 課題研究的目的及意義 ............................................................................................ 3 課題的研究內(nèi)容 ........................................................................................................ 3 章小結(jié) ........................................................................................................................ 4 第二章 有限元方法及 件簡介 ..................................................................... 5 限元方法簡介 ............................................................................................................ 5 限元的發(fā)展與現(xiàn)狀 .................................................................................................... 6 態(tài)功能介紹 ................................................................................................... 7 限元分析軟件 介 ................................................................ 7 章小結(jié) ........................................................................................................................ 8 第三章 壓力機(jī)機(jī)身靜態(tài)分析 ........................................................................................... 9 身靜力學(xué)分析過程簡要流程 .................................................................................... 9 維實(shí)體建模 ..........................................................................................................