630T立式冷挤压机有限元分析与改进设计开题报告

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 -江苏森威集团股份有限公司掌握了多工位冷锻生产技术，批量生产自行车、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 160010000kN 的各种型号冷挤压设备。 美国 National 公司是世界上生产多工位冷锻机的研究中心。现在又将具有 5-6工 位的冷锻机研制成 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、KB 系列多工位立式冷挤压机、 GB 系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。 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 20MPa左右，超负荷压力约为 22MPa，液压垫的预压力约为 10MPa。这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。 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： 5 主要参考文献 1 罗中华 .J88型冷挤压机拉力肘杆机构的优化设计 J.机械设计与研究， 1997， （ 2） :58-60. 2 罗中华 .j88型冷挤压机拉力肘杆机构构件尺寸参数的确定 J 1997，（ 2） :23-25. 3 罗中华 .JA 88 型卧式冷挤压机压力肘杆机构的优化设计 J.湘潭大学自然科学学报， 1996，（ 1） :106-110. 4 赵长样 .JA 8 7 500冷挤压力机的研制 J.轻工机械， 1994,（ 3） :40-42. 5 陈曼龙 .摆式剪板机刀架设计中应考虑的因素 J.2008， 33（ 1）： 117-118. 6 柏甫荣，高建和 .半闭式压力机机身的有限元分析与优化 J .制造业信息化， 2010，（ 11）： 90-91. 7 顾祥军 .基于 ANSYS的剪板机机架有限元分析 J.矿冶技术， 2010， 10（ 2）： 476-478. 8 刘营营 .基于 ANSYS液压剪板机刀架有限元分析 J.设计与研究， 2009，（ 6）： 35-39. 9 王晓强 .冷挤压设备现状及发展 J.锻压装备与制作技术， 2007，（ 3）： 28-30. 10 李健 .三角摆杆肘杆式冷挤压机机构运动学分析 J.重型机械， 1998，（ 2） 37-39. 11 陈琪 .数控转塔冲床床身有限元分析与优化 J.科技信息， 2010，（ 27）： 44-45. 12 陈琪 .数控转塔冲床机身模态分析与优化设计 J.科技信息， 2011， （ 4）： 20-23. 13 史荣 .斜刃剪板机剪切能力测定与机架有限元分析 J.2001，（ 126）： 9-11. 14 李堑 .闸式剪板机刀架刚性的有限元分析 J.EQUIPMENT装备， 2011，（ 6）： 33-36. 15 武锐 .折弯机机械补偿技术研究 J.机械制造与研究， 2011，（ 6）： 62-64. 16 高建和 .折弯机压力不均匀分布研究 J.2011，（ 6）： 44-47. 6 2014-0