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摆动辗压机本体结构设计与有限元分析

发布日期:2012-4-16  信息来源:

摆辗机本体结构设计与有限元分析
  摆动辗压技术是一种局部加载、多次累积、最后整体成形的金属塑性加工新工艺。摆动辗压机是实现摆动辗压技术的特种成形设备。其传统的设计方法存在设计周期长、结构冗余、成本高等诸多弊端。采用常规算法进行设计计算,不易给出准确的计算结果,且无法了解各部位的受力状态和变形情况。有时虽然增加了结构重量,但浪费了材料,并且难以提高产品的设计质量和水平。随着CAD/CAM/CAE技术的日益普及和应用,有限元分析等现代结构分析方法己为工程设计人员广为认识和采用,并取得了显著的技术经济效益。有限元分析方法己在航空、航海、土建、机械等领域获得广泛应用,但在摆动辗压机等锻压机械的产品设计中应用还不普及,许多产品仍沿用传统的设计方法。本文采用ANSYS软件分析了摆动辗压机机身,对上、下横梁的结构作出了改进,使上、下横梁各部位应力尽量分布均匀、合理,取得了既减轻机身重量、又提高强度和刚度的效果,为结构的合理设计与改造提供了可靠的理论依据。 本文首先介绍了摆动辗压机的工作原理、结构特点、设计方法以及国内外摆动辗压机的研究和应用现状。然后对有限单元法的理论和方法以及ANSYS软件的功能进行了介绍。其次,对摆动辗压机的滑块、油缸、机身以及传动系统的特点进行分析并对有关的部件进行了力学分析,给出了强度校核公式。最后,以4000KN单摆头摆动辗压机为基础,建立了机身的实体模型并将其导入有限元分析软件ANSYS中,通过有限元分析,得出了摆动辗压机机身各部件的应力、应变以及位移分布规律。针对上、下横梁的应力应变特点,对4000KN单摆头摆动辗压机的上、下横梁局部不合理的结构作了改进,调整了低应力钢板的厚度,使得上、下横梁的应力分布更加均匀。在经过改进后上横梁的最大应力由157MPa,变为150MPa,减小了4.5%,机身重量减轻了12.8%,下横梁的最大应力由183MPa变为164MPa,减小了10.4%,机身重量减轻了10.8%。
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