HD-200高速壓力機工作機構(gòu)的動力學(xué)仿真及其機身結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、隨著經(jīng)濟和制造技術(shù)的發(fā)展，鍛壓機械在現(xiàn)代化生產(chǎn)中所起的作用越來越重要，在機床中所占的比重越來越大，其中，應(yīng)用最廣泛的鍛壓設(shè)備是機械壓力機。為了適應(yīng)現(xiàn)代機械壓力機高速度、高效率、高精度和高柔性的發(fā)展趨勢，高速精密壓力機應(yīng)運而生。高速壓力機工作時可以實現(xiàn)自動送料，具備自動、高效、精密的特點，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中。高速壓力機由于工作速度快，容易產(chǎn)生較大的不平衡慣性力，所以在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)嚴(yán)重的振動和噪聲問題。
　　 隨著現(xiàn)

2、代科學(xué)技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，尤其是有限元分析軟件和技術(shù)的發(fā)展，使得人們可以把壓力機作為一個整體而對其進行靜、動態(tài)特性分析和研究，進而指導(dǎo)人們更科學(xué)有效的對壓力機進行設(shè)計、改進和優(yōu)化，從而實現(xiàn)高速壓力機的減振降噪。本課題就是以HD-200閉式雙點高速精密壓力機為研究對象，利用數(shù)值模擬和有限元分析方法對其進行減振降噪問題的研究，改善高速壓力機性能，提高其生產(chǎn)適用性。
　　 建立了HD-200高速壓力機運動機構(gòu)的多剛體動力學(xué)模型，利

3、用機械系統(tǒng)動力學(xué)仿真軟件ADAMS對壓力機運動機構(gòu)進行仿真分析，在此基礎(chǔ)上通過對副滑塊進行優(yōu)化，大大降低了豎直方向不平衡慣性力變化量;考察了曲軸轉(zhuǎn)速和動平衡效果的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)某一曲軸轉(zhuǎn)速下，優(yōu)化得到的最優(yōu)的副滑塊的質(zhì)量，可以適用于壓力機所許可的整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi);在滑塊安裝上模后對副滑塊進行了優(yōu)化分析，得到了最優(yōu)副滑塊的質(zhì)量與上模質(zhì)量的關(guān)系式;進行壓力機運動機構(gòu)豎直和水平方向不平衡慣性力的綜合優(yōu)化分析，發(fā)現(xiàn)通過同時調(diào)整副滑塊和配重塊，可以使壓

4、力機豎直方向和水平方向的不平衡慣性力均保持在合理的范圍內(nèi)，取得良好的綜合平衡效果。
　　 建立了HD-200高速壓力機組合機身的有限元模型，利用大型有限元分析軟件ANSYS對壓力機組合機身進行靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和典型沖裁載荷下的瞬態(tài)分析，得到了機身在公稱力作用下的應(yīng)力和變形情況，得到了壓力機機身前六階固有頻率和相應(yīng)振型，得到了機身在沖裁工況下的動力學(xué)響應(yīng)。
　　 在此基礎(chǔ)上，根據(jù)高速壓力機的結(jié)構(gòu)特點，對機身部分尺寸進行

5、參數(shù)化設(shè)計，通過靈敏度分析得到了8個對機身質(zhì)量和一階固有頻率影響最大的參數(shù)作為設(shè)計變量，以機身總質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以其一階固有頻率最高和位移變形量為性能約束，在Workbench Design Explorer中進行多目標(biāo)驅(qū)動優(yōu)化設(shè)計，綜合考慮獲得了最佳的機身優(yōu)化設(shè)計方案，優(yōu)化后機身總質(zhì)量由原來的18691kg減小為17661kg，重量減輕了1.03噸，輕量化效果顯著。
　　 對優(yōu)化后的壓力機組合機身進行了靜力學(xué)分析、模態(tài)