630T立式冷擠壓機有限元分析與改進設(shè)計開題報告

1 附件六： 揚州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 設(shè)計（論文）題 目 630t 立式冷擠壓機有限元分析與改進設(shè)計 題目來源 指導(dǎo)教師出題 題目類型 為結(jié)合科研 指導(dǎo)教 師 學(xué)生 姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 開題報告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準備與總結(jié)，研究目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段、 內(nèi)容及時間安排；完成畢業(yè)設(shè)計（論文）所具備的條件因素等。） 文 獻 綜 述 一前言 近幾年來，隨著 工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，冷擠壓技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。不少高等學(xué)校、科研院所和企業(yè)公司都開展了冷擠壓技術(shù)的實驗研究，其成果已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)。中國 -江蘇森威集團股份有限公司掌握了多工位冷鍛生產(chǎn)技術(shù)，批量生產(chǎn)自行車、摩托車、汽車精鍛件，已形成年產(chǎn) 3000t 冷鍛件的能力。長春一汽汽車工藝研究所已熟練掌握汽車輪胎螺母和花鍵軸的冷擠壓成形，并且正式向外轉(zhuǎn)讓技術(shù)。中國現(xiàn)在已可以生產(chǎn) 160010000kN 的各種型號冷擠壓設(shè)備。 美國 National 公司是世界上生產(chǎn)多工位冷鍛機的研究中心?，F(xiàn)在又將具有 5-6工 位的冷鍛機研制成 成形中心 ，具有很大的柔性，既能適應(yīng)鍛件不同形狀、不同高度，也能適應(yīng)工序間工件翻轉(zhuǎn)和多臺階加工。利用這種 成形中心 可以加工各種各樣的緊固件以及其他較為復(fù)雜的帶凸緣或帶孔的擠壓件，它完全由微機處理，由可編程控制器自動控制，換模時間僅需幾十秒鐘。德國舒勒公司生產(chǎn) X 系列單工位冷擠壓機、KB 系列多工位立式冷擠壓機、 GB 系列多工位臥式冷擠壓機。隨著冷擠壓工藝的日趨成熟和發(fā)展，與其相應(yīng)的冷擠壓設(shè)備也在不斷更新和完善。為了滿足冷擠壓工藝的需要，冷擠壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能必需滿足其工藝對設(shè)備力能特性和速度特性 的要求。在擠壓設(shè)備方面，中國已具備設(shè)計和制造各級噸位擠壓壓力機的能力。除采用通用機械壓力機、液壓機、冷擠壓力機外，還成功地采用摩擦壓力機與高速設(shè)備進行冷擠壓生產(chǎn)。 2 二本課題研究的的意義 目的：我國冷擠壓機和國外比有很大差距，主要原因在分析研究上，國外不僅用計算機模擬仿真技術(shù)，還通過大量的實驗來模擬。而我國主要是通過理論計算，根據(jù)經(jīng)驗來估算許用應(yīng)力，再用有限元分析軟件來分析，但側(cè)重靜態(tài)分析，很少用模擬實驗裝置來做大量的實驗。本課題的研究希望能動態(tài)分析設(shè)計，優(yōu)化選擇方案，實現(xiàn)冷擠壓機的高速化和自動化，提高機 床的精度，減輕質(zhì)量，提高壽命，增加我國壓力機在國際市場的競爭優(yōu)勢。 意義：本課題主要是通過有限元分析法來進行靜、動態(tài)分析，模擬冷擠壓機床身的變形、應(yīng)力分布和振動情況，選擇最優(yōu)方案，提高我們機械結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計能力。另外應(yīng)用這些先進的分析方法，還能夠提高我國壓力機的剛度、精度、穩(wěn)定性和使用壽命，提高國際競爭優(yōu)勢。 三本課題研究的內(nèi)容 630t 立式冷擠壓機拉力肘機構(gòu)是由滑塊機構(gòu)加上曲柄擺桿機構(gòu)組成。由于兩套機構(gòu)均接近于死點附近區(qū)域內(nèi)工作，所以這種壓機滑塊的工作行程速度緩慢，有利于冷擠壓工藝，又由于機構(gòu)具有 急回特性，對提高生產(chǎn)效率有利，因此，這種機構(gòu)廣泛適用于冷擠壓機。 360t 立式冷擠壓機拉力肘桿機構(gòu)件尺寸參數(shù)是用計算加作圖的方法來確定。由于作圖及測參數(shù)，按嚴格的幾何關(guān)系推導(dǎo)出拉力肘桿機構(gòu)構(gòu)件尺寸參數(shù)的計算公式。這不僅使壓機的滑塊行程、工作行程和急回特性系數(shù)精確地滿足預(yù)先給定的值，而且機構(gòu)的所有構(gòu)件尺寸參數(shù)都是有計算公式確定的，不需要作圖的方法來確定。與通用產(chǎn)品一樣，當確定壓力機各部位工作正常后。應(yīng)對壓力機進行空轉(zhuǎn)和輕負荷試驗，以檢查導(dǎo)軌發(fā)熱、精度變化情況，并根據(jù)需要進行適當?shù)恼{(diào)整。 當滑塊處于最大裝模高度時 的精度調(diào)整合格后，再按通過產(chǎn)品的要求，進行中間、最小裝模高度時滑塊精度的檢測和調(diào)整。此時由于壓力機的各連接部位、定位部位和導(dǎo)向部位均已確定并固定好，滑塊精度僅受調(diào)整螺桿積累誤差以及連桿、導(dǎo)柱、調(diào)整螺桿三者的剛度影響。目前機械壓力機的液壓過載保護系統(tǒng)的滿負荷壓力都在 20MPa左右，超負荷壓力約為 22MPa，液壓墊的預(yù)壓力約為 10MPa。這些壓力值既可以使壓力機的液壓過載保護容易實現(xiàn)，又可保證液壓墊的液壓剛性而且，整個液壓過載系統(tǒng)簡單可靠，維修方便。 3 630t 立式冷擠壓機的精度要求很高，機身作為壓力機的一個關(guān)鍵 部件，其強度和剛度對壓力機的精度起決定性的作用，它不僅影響壓力機的工作性能，使用壽命，還直接影響安裝在機床上的各種模具的壽命及成形零件的加工精度，故合理地設(shè)計機身具有十分重要的意義。因此對 630t 立式冷擠壓機機身我們利用有限元方法分析機身的受力，并對其進行實際的動靜態(tài)應(yīng)力測試，以驗證有限元的正確性，而后利用模態(tài)分析結(jié)果，對機身結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，使其在方便零部件的安裝和結(jié)構(gòu)可靠性方面都達到了最優(yōu)化的效果。 1 有限元計算，建立機身力學(xué)模型，建立有限元模型，計算結(jié)果分析。 2 動靜態(tài)應(yīng)力測試，布片位置，應(yīng)力測試數(shù)據(jù)計算 。 3 有限元計算結(jié)果約測試結(jié)果比較，應(yīng)力比較，變形比較，比較結(jié)果。 4 優(yōu)化設(shè)計 5 得出結(jié)論。運用有限元方法對 630t 立式冷擠壓機機身進行受力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能夠準確地計算出機身各個部位的應(yīng)力和應(yīng)變，在保證機身強度、剛度的前提，提供最優(yōu)化機身的焊接結(jié)構(gòu)形式與焊接鋼板厚度，使所設(shè)計的機身有最好的使用性能和最低的材料消耗與制造成本，以便獲得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。 630t 立式冷擠壓機多采用斜刃剪切，由于結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、剪切效率高和剪切后板料不發(fā)生弓形、翹曲、扭曲變形而得到廣泛使用。在剪切過程中，隨著刀架做回轉(zhuǎn)運 動，立式冷擠壓機剪切后角及剪切會發(fā)生變化。刀架作直線運動的擠壓機剪切力計算來進行，造成計算不準確，使設(shè)計尺寸出現(xiàn)偏差，并進而影響其實用性能。立式冷擠壓機剪切力的計算一般采用刀架作直線運動的斜刃剪板機剪切力計算公式進行計算。盡管理論上是可行的，但是由于實際制造中為簡化加工工藝，將刀片安裝面由空間螺旋面簡化成平面，從而造成在剪切過程中剪切間隙和剪切后角變化而變化，而較大的剪切前角則會使刀具出現(xiàn)早期損壞。由于目前立式冷擠壓機刀架刀片安裝面制造大多采用簡化工藝，因此有必要在計算其剪切力時考慮剪切間隙和剪切前、后角變 化的影響。 擠壓機刀架的剛性對金屬板材的擠壓質(zhì)量有著重要的影響，刀架剛性過小將導(dǎo)致加工板材的直線度降低、毛刺變大，嚴重時會引起刀片的崩刃與機床剪切能力的下降。 隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，工件的加工質(zhì)量主要體現(xiàn)在角度及直線精度上，而擠壓機的折彎精度是決定板件折彎質(zhì)量的首要因素。擠壓機的滑塊及工作臺彈性變形導(dǎo)致的壓力分布不均勻，會造成滑塊及工作臺撓曲變形，影響折彎精度。 擠壓機機械補償方式由于其靈活性好、成本低能實現(xiàn)撓度的連續(xù)補償?shù)葍?yōu)點，在傳統(tǒng)4 機械式楔形補償器的基礎(chǔ)上，提出了一種全新結(jié)構(gòu)的楔形補償器，建立了 一整套壓力補償效果測試系統(tǒng)，驗證了其在解決壓力不均勻問題可行性。 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師審核簽名： 日期： 5 主要參考文獻 1 羅中華 .J88型冷擠壓機拉力肘桿機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 J.機械設(shè)計與研究， 1997， （ 2） :58-60. 2 羅中華 .j88型冷擠壓機拉力肘桿機構(gòu)構(gòu)件尺寸參數(shù)的確定 J 1997，（ 2） :23-25. 3 羅中華 .JA 88 型臥式冷擠壓機壓力肘桿機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計 J.湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報， 1996，（ 1） :106-110. 4 趙長樣 .JA 8 7 500冷擠壓力機的研制 J.輕工機械， 1994,（ 3） :40-42. 5 陳曼龍 .擺式剪板機刀架設(shè)計中應(yīng)考慮的因素 J.2008， 33（ 1）： 117-118. 6 柏甫榮，高建和 .半閉式壓力機機身的有限元分析與優(yōu)化 J .制造業(yè)信息化， 2010，（ 11）： 90-91. 7 顧祥軍 .基于 ANSYS的剪板機機架有限元分析 J.礦冶技術(shù)， 2010， 10（ 2）： 476-478. 8 劉營營 .基于 ANSYS液壓剪板機刀架有限元分析 J.設(shè)計與研究， 2009，（ 6）： 35-39. 9 王曉強 .冷擠壓設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展 J.鍛壓裝備與制作技術(shù)， 2007，（ 3）： 28-30. 10 李健 .三角擺桿肘桿式冷擠壓機機構(gòu)運動學(xué)分析 J.重型機械， 1998，（ 2） 37-39. 11 陳琪 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床床身有限元分析與優(yōu)化 J.科技信息， 2010，（ 27）： 44-45. 12 陳琪 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床機身模態(tài)分析與優(yōu)化設(shè)計 J.科技信息， 2011， （ 4）： 20-23. 13 史榮 .斜刃剪板機剪切能力測定與機架有限元分析 J.2001，（ 126）： 9-11. 14 李塹 .閘式剪板機刀架剛性的有限元分析 J.EQUIPMENT裝備， 2011，（ 6）： 33-36. 15 武銳 .折彎機機械補償技術(shù)研究 J.機械制造與研究， 2011，（ 6）： 62-64. 16 高建和 .折彎機壓力不均勻分布研究 J.2011，（ 6）： 44-47. 6 2014-0