630t立式冷挤压机有限元分析与改进设计开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 1 附件六： 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题 目 630t 立式冷挤压机有限元分析与改进设计 题目来源 指导教师出题 题目类型 为结合科研 指导教 师 学生 姓名 学 号 专 业 机械设计制造及其自动化 开题报告内容：（调研资料的准备与总结，研究目的、要求、思路与预期成果；任务完成的阶段、 内容及时间安排；完成毕业设计（论文）所具备的条件因素等。） 文 献 综 述 一前言 近几年来 ，随着工业生产及科学技术的蓬勃发展，冷挤压技术也得到了迅猛发展。不少高等学校、科研院所和企业公司都开展了冷挤压技术的实验研究，其成果已广泛应用于现代制造业。中国 量生产自行车、摩托车、汽车精锻件，已形成年产 3000t 冷锻件的能力。长春一汽汽车工艺研究所已熟练掌握汽车轮胎螺母和花键轴的冷挤压成形，并且正式向外转让技术。中国现在已可以生产 160010000各种型号冷挤压设备。 美国 司是世界上生产多工位冷锻机的研究中心。现在又将具有 5成形中心 ，具有很大的柔性，既能适应锻件不同形状、不同高度，也能适应工序间工件翻转和多台阶加工。利用这种 成形中心 可以加工各种各样的紧固件以及其他较为复杂的带凸缘或带孔的挤压件，它完全由微机处理，由可编程控制器自动控制，换模时间仅需几十秒钟。德国舒勒公司生产 X 系列单工位冷挤压机、列多工位立式冷挤压机、 列多工位卧式冷挤压机。随着冷挤压工艺的日趋成熟和发展，与其相应的冷挤压设备也在不断更新和完善。为了满足冷挤压工艺的需要，冷挤压设备的结构性能必需满足其工艺对设备力能特性和速 度特性的要求。在挤压设备方面，中国已具备设计和制造各级吨位挤压压力机的能力。除采用通用机械压力机、液压机、冷挤压力机外，还成功地采用摩擦压力机与高速设备进行冷挤压生产。 纸， 明书全套毕业设计均有 2 二本课题研究的的意义 目的：我国冷挤压机和国外比有很大差距，主要原因在分析研究上，国外不仅用计算机模拟仿真技术，还通过大量的实验来模拟。而我国主要是通过理论计算，根据经验来估算许用应力，再用有限元分析软件来分析，但侧重静态分析，很少用模拟实验装置来做大量的实验。本课题的研究希望能动态分析设计，优化选择方案，实现冷挤压机的高速化和自动化， 提高机床的精度，减轻质量，提高寿命，增加我国压力机在国际市场的竞争优势。 意义：本课题主要是通过有限元分析法来进行静、动态分析，模拟冷挤压机床身的变形、应力分布和振动情况，选择最优方案，提高我们机械结构的分析设计能力。另外应用这些先进的分析方法，还能够提高我国压力机的刚度、精度、稳定性和使用寿命，提高国际竞争优势。 三本课题研究的内容 630t 立式冷挤压机拉力肘机构是由滑块机构加上曲柄摆杆机构组成。由于两套机构均接近于死点附近区域内工作，所以这种压机滑块的工作行程速度缓慢，有利于冷挤压工艺，又由于机 构具有急回特性，对提高生产效率有利，因此，这种机构广泛适用于冷挤压机。 360t 立式冷挤压机拉力肘杆机构件尺寸参数是用计算加作图的方法来确定。由于作图及测参数，按严格的几何关系推导出拉力肘杆机构构件尺寸参数的计算公式。这不仅使压机的滑块行程、工作行程和急回特性系数精确地满足预先给定的值，而且机构的所有构件尺寸参数都是有计算公式确定的，不需要作图的方法来确定。与通用产品一样，当确定压力机各部位工作正常后。 应对压力机进行空转和轻负荷试验，以检查导轨发热、精度变化情况，并根据需要进行适当的调整。 当滑块处于最大装模 高度时的精度调整合格后，再按通过产品的要求，进行中间、最小装模高度时滑块精度的检测和调整。此时由于压力机的各连接部位、定位部位和导向部位均已确定并固定好，滑块精度仅受调整螺杆积累误差以及连杆、导柱、调整螺杆三者的刚度影响。目前机械压力机的液压过载保护系统的满负荷压力都在 20负荷压力约为 22压垫的预压力约为 10些压力值既可以使压力机的液压过载保护容易实现，又可保证液压垫的液压刚性而且，整个液压过载系统简单可靠，维修方便。 纸， 明书全套毕业设计均有 3 630t 立式冷挤压机的精度要求很高，机身作为压力机的一 个关键部件，其强度和刚度对压力机的精度起决定性的作用，它不仅影响压力机的工作性能，使用寿命，还直接影响安装在机床上的各种模具的寿命及成形零件的加工精度，故合理地设计机身具有十分重要的意义。因此对 630t 立式冷挤压机机身我们利用有限元方法分析机身的受力，并对其进行实际的动静态应力测试，以验证有限元的正确性，而后利用模态分析结果，对机身结构进行优化设计，使其在方便零部件的安装和结构可靠性方面都达到了最优化的效果。 1 有限元计算，建立机身力学模型，建立有限元模型，计算结果分析。 2 动静态应力测试，布片位置，应力测试数 据计算。 3 有限元计算结果约测试结果比较，应力比较，变形比较，比较结果。 4 优化设计 5 得出结论。运用有限元方法对 630t 立式冷挤压机机身进行受力分析与结构优化，能够准确地计算出机身各个部位的应力和应变，在保证机身强度、刚度的前提，提供最优化机身的焊接结构形式与焊接钢板厚度，使所设计的机身有最好的使用性能和最低的材料消耗与制造成本，以便获得最佳的经济效益和社会效益。 630t 立式冷挤压机多采用斜刃剪切，由于结构简单、故障率低、剪切效率高和剪切后板料不发生弓形、翘曲、扭曲变形而得到广泛使用。在剪切过程中，随着刀架做回转运动，立式冷挤压机剪切后角及剪切会发生变化。刀架作直线运动的挤压机剪切力计算来进行，造成计算不准确，使设计尺寸出现偏差，并进而影响其实用性能。立式冷挤压机剪切力的计算一般采用刀架作直线运动的斜刃剪板机剪切力计算公式进行计算。尽管理论上是可行的，但是由于实际制造中为简化加工工艺，将刀片安装面由空间螺旋面简化成平面，从而造成在剪切过程中剪切间隙和剪切后角变化而变化，而较大的剪切前角则会使刀具出现早期损坏。由于目前立式冷挤压机刀架刀片安装面制造大多采用简化工艺，因此有必要在计算其剪切力时考虑剪切间隙和剪切前、 后角变化的影响。 挤压机刀架的刚性对金属板材的挤压质量有着重要的影响，刀架刚性过小将导致加工板材的直线度降低、毛刺变大，严重时会引起刀片的崩刃与机床剪切能力的下降。 随着人们对产品质量要求的提高，工件的加工质量主要体现在角度及直线精度上，而挤压机的折弯精度是决定板件折弯质量的首要因素。挤压机的滑块及工作台弹性变形导致的压力分布不均匀，会造成滑块及工作台挠曲变形，影响折弯精度。 挤压机机械补偿方式由于其灵活性好、成本低能实现挠度的连续补偿等优点，在传统纸， 明书全套毕业设计均有 4 机械式楔形补偿器的基础上，提出了一种全新结构的楔形补偿器， 建立了一整套压力补偿效果测试系统，验证了其在解决压力不均匀问题可行性。 学生签名： 指导教师审核签名： 日期： 纸， 明书全套毕业设计均有 5 主要参考文献 1 罗中华 J1997， （ 2） :582 罗中华 J 1997，（ 2） :233 罗中华 8 型卧式冷挤压机压力肘杆机构的优化设计 J1996，（ 1） :1064 赵长样 7 500冷挤压力机的研制 J1994,（ 3） :405 陈曼龙 J33（ 1）： 1176 柏甫荣，高建和 J 2010，（ 11）： 907 顾祥军 J2010， 10（ 2）： 4768 刘营营 J2009，（ 6）： 359 王晓强 J2007，（ 3）： 2810 李健 J1998，（ 2） 3711 陈琪 J2010，（ 27）： 4412 陈琪 J2011，（ 4）： 2013 史荣 J 126）： 914 李堑 J2011，（ 6）： 3315 武锐 J2011，（ 6）： 6216 高建和 J 6）： 44纸， 明书全套毕业设计均有 6 2014014业设计开始，查阅中外文资料，完成外文翻译，完成实 习调研和实习报告，完成开题报告； 20142014行毕业设计，学习有限元软件的使用方法、进行理论计算与有限元模拟、分析模拟结果，接收毕业设计中期检查，撰写毕业设计论文 ； 20142014改完善毕业论文、准备毕业答辩、整理毕业设计期间的所有资料、成果并归档 纸， 明书全套毕业设计均有 7 参观实习报告 一、实习目的 1 通过本次实习参观使我能够从理论高度上升到实践高度，更好的实现理论和实践的结合，为我以后的工作学习奠定初步的知识 2 通过本次实习使我能够亲身 感受到学生与职工的差别。 3 本次实习对我完成毕业设计起到很重要的作用。 二、实习时间 2014 年 3 月 26 日 三、实习单位 扬州宝来得科技有限公司 四、参观主要内容 2014 年 3 月 26 日，我们来到了扬州宝来得科技有限公司，首先一位科长为我们介绍了公司的基本情况，宝来得是一家现代化粉末冶金机械零件生产企业 要经营粉末冶金 制品 ，该产品主要用于电动工 具 、汽车、电器。 来得 )是保来得集团公司识别商标名，代表高精度，高品质的粉末冶金专业制品，集团近 40 余年的研究 开发，已成为世界著名汽车、机车粉末冶金烧结机械零件的主要供应商，扬州保来得工业有限公司是由香港保来得及扬州粉末冶金厂共同合资成立，并于 1993 年 3 月起动工兴建的大型粉末冶金制造厂 。技术雄厚，设备精良，检测手段完善，引进美国，日本当今世界一流的压机、烧结、模具加工、检测等设备。压机最大吨位达 1000 吨，产品广泛配套于汽车、摩托车、家用电器、工程机械等领域。公司主要产品是汽车粉末冶金机械零件、汽车用泵类粉末冶金零件。 进入车间以后，科长带我们参观完整条生产线。生产流程为原料粉末 烧结 合材料、 各种类型产品。 粉末冶金设备 1 真空烧结炉 2 还原炉 3 挤压机 通过介绍我们知道原料混合是零件制造中的第一步，也是非常重要的一步，混料的好坏直接关系到零件的强度等。之后来到压制车间，通过压制将粉末压制成具有固定外形的零件，压制车间有很多压制机器，有些价值 2000 多万，有 250 吨压力的，作用在 纸， 明书全套毕业设计均有 8 小面积上就有了很高的强度，粉末通过压制成形，之后来到烧结车间，将烧结、吸气、浸铜一步完成，将零件放到耐高温基底上，然后用刷子将零件表面可能带有的原材料粉末刷干净放在底座上，然后将压制好的铜饼放在零件上。耐火传送带就会带着零 件进入机器内部，这个装置自动化集成化程度很高，只需在左端零件放入口和最右端的零件收集需要人工。最后将产品放入模子中整型。 通过这次参观使我对其生产有了清晰的了解，也为之后的毕业设计打下了基础。把实践与理论联系起来。 纸， 明书全套毕业设计均有 9 N N in at a to in of of of to of to of to of in to is be as of of as to to is in ), In in is 纸， 明书全套毕业设计均有 10 of in is a 0 of in to of is 0of an of be by at at a of a or is by of of in be by of 100of is by of in in 00of of m 0to of 纸， 明书全套毕业设计均有 11 of to of We at of in of in of of in N of in of do of E)in in as in of of or of of an is if it is or of or ,an of in an to an an an 纸， 明书全套毕业设计均有 12 a of a +l -,a to A of of in an a as of in in in in be e2+e3+or to be of or be of as to of or an an to or to l of so of to or at is of of is in to a of in by of 纸， 明书全套毕业设计均有 13 as a of up by to by of on by A of a to a An is in of in an at to in as s a of is of is in is by as if is by a to of a is a do of of is of be to an is in as a 纸， 明书全套毕业设计均有 14 is a of or to of an be by a in of a to a to on of a as to an as in of it is is a of to an s of a or of be a a is in as it is in a of to at 纸， 明书全套毕业设计均有 15 In to to is of of 纸， 明书全套毕业设计均有 16 第 2 章材料的结构和变形 明 体的结合能 体材料的结构 性形变和理论强度 弹性形变 结 目标 回顾固体材料间晶体结构的结合能在同一基本能级，并与这些差异力作用在不同类型的材料。 理解弹性形变的物理基础，由于其化学 成键所以使用这种方法估计固体的理论强度。理解由塑性和蠕变引起的非弹性变形的基本机制。 学习为什么实际材料打破化学键强度的优势远低于理论。 明 各种各样的材料应用在抵抗机械负荷是必要的，可以大致分为金属化合物、聚合物、陶瓷和玻璃和复合材料这些统称为工程材料。 不同材料的化学键和微观结构影响力学性能，引起材料间的相对优势和相对劣势。情况总结为图 例。在陶瓷和玻璃间强烈的化学键提高了机械强度和刚度（高 E），温度和耐腐蚀性能，但导致材料变脆。相反，许多聚合物相对链分子之间 弱键合，在这种情况下，材料的蠕变变形导致低的强度、刚度和敏感度。 图 纸， 明书全套毕业设计均有 17 图 对工程大小规模开始，大约一米，这是十个数量级的尺寸的跨度，下至大约 10的原子。这种情况下，对此感兴趣各种的中等尺度见图 任何给定的尺度，理解该行为可以为通过查看较小规模时会发生什么。一台机器，车辆或结构的行为可由其组成部分的作用来解释。并且这些行为可以依次通过使用小的（ 10 10）试样，以及物料进行说明。同样，材料的宏观性质是由晶粒的晶体缺陷，聚合物链和存在于 10 10的 其他微观结构特性进行说明。因此，在从 1 米的范围的大小降低到 10有助于预测和了解机器、车辆、结构的性能 本章将回顾一些理解材料力学所需基底。我们将开始在图 增加一个向下的力。有 的主题包括化学键，晶体结构，晶体中的缺陷和物理原因的弹性，塑性，蠕变变形。下一章将运用到这些概念于讨论每个工程材料课程的更多细节。 纸， 明书全套毕业设计均有 18 图 体间结合能 在固体的分子和原子中有几种类型化学键，离子键、共价键、金属键三类统称为主要缚束。主键强大，稳定而且不容易随逐渐增加的温度而融化。他们负责金属和陶瓷的结合， 他们提供高弹性模量（ E）材料。范德华力和氢键是比较弱的，被称为次级共价键。这些都是非常重要的在测定液体间作用力与聚合物中碳链分子之间的键。 要化学键 三种类型的主键示于图 意到，电子围绕原子的外壳是稳定的，如果它包含 8 个电子（除了稳定的数量是两个或两个氢或氦的单壳），因此，一个金属钠原子，只有一个电子在其外壳，氯原子可以得到这个电子，与其 7 个电子组成稳定的外壳。反应后，钠原子有一个空壳， 8 个氯原子有一个稳定的外壳。原子成为带电离子，如钠 离子和氯离子，由于其相反的的静电荷，相互吸引而形成化学键。这样带电的离子，在此情况下，相等数目的集合，形成一个电中性的固体布置成常规的结晶排列，如图 纸， 明书全套毕业设计均有 19 图 如，在氯化镁盐和氧化镁中，两个电子从一个镁离子转移。电子在倒数第二外壳也可能被转移。例如，铁有两个外层电子，可以变成 许多常见的盐，氧化物，和其他固体具有大多或部分离子键。这些材料往往硬而脆，共价键涉及共享电子，发生在那里的外壳是半满或超过半满。共享电子原子可以被认为是允许涉及到稳定的外层的八个电子（或两个）。 例如，两个氢原子各共用的电子与氧原子，或两个氯原子共享一个电子而形成双原子分子 以，他们倾向于集合的形式在一定温度下形成液体或气体。 金属键通常负责固体形态的金属和合金。对于金属，在大多数情况下，电子的外壳小于半满的每个原子捐赠其外层电子到电子云。这些电子共享 金属原子，由于失去电子成为正电离子。金属离子由相连的电子云之间的相互吸引 。 图 主键的讨论 共价键具有这样的性质，不被具有强烈方向性的主键共享。这源于共价键依赖于共用电子和特定的相邻原子。而离子和金属化