計及壓制件成形精度的液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計方法研究.pdf

1、液壓機是制造業(yè)的一種基礎(chǔ)制造裝備。液壓機主機的剛度對壓制件的精度具有顯著影響?，F(xiàn)行的液壓機設(shè)計中,主機剛度指標的制訂依據(jù)主要源自經(jīng)驗類比,缺乏壓制件精度方面的考慮,可能導(dǎo)致所設(shè)計的液壓機剛度不足,不能滿足壓制件的成形精度要求;或?qū)е聞偠葍溥^大,降低產(chǎn)品的性價比。為此,本文對計及壓制件精度的液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計方法進行了研究。論文主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　 1.通過對液壓機-模具系統(tǒng)分析,得出了液壓機主機諸結(jié)構(gòu)部件中,下橫梁彎

2、曲變形是影響壓制件成形精度的主要因素的結(jié)論,進而建立了壓制件成形精度與液壓機下橫梁剛度間的映射關(guān)系模型,將壓制件成形精度映射為液壓機下橫梁剛度性能要求。
　　 2.構(gòu)建了液壓機概念設(shè)計方法。該方法采用材料力學(xué)方法,建立液壓機主要結(jié)構(gòu)部件的力學(xué)模型及概念設(shè)計模型;基于液壓機各部件概念設(shè)計模型,依據(jù)液壓機的公稱載荷、工作空間等技術(shù)規(guī)格及各部件的剛度性能要求,確定各部件截面的慣性矩和抗剪切截面面積或抗拉壓界面面積,得到液壓機主機的概念

3、設(shè)計原型,進而得到液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計原型。
　　 3.提出了基于靈敏度分析與近似建模技術(shù)的液壓機主機結(jié)構(gòu)優(yōu)化策略。即:基于液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計原型,建立主機部件的有限元模型,進行部件結(jié)構(gòu)性能靈敏度分析,進而提取影響液壓機主機部件性能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)作為主機結(jié)構(gòu)優(yōu)化的候選設(shè)計變量;基于正交數(shù)值模擬試驗,以主機結(jié)構(gòu)輕量化/高剛度為優(yōu)化目標,建立主機結(jié)構(gòu)近似優(yōu)化模型;求解優(yōu)化模型,獲得液壓機主機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案。
　　 4.基于上

4、述研究成果,提出了以壓制件成形精度作為設(shè)計約束,計及壓制件精度的液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。該方法基于壓制件成形精度與液壓機下橫梁剛度的映射關(guān)系模型,將壓制件成形精度映射為液壓機下橫梁剛度性能要求;基于液壓機概念設(shè)計模型和液壓機技術(shù)規(guī)格與各部件剛度性能約束,設(shè)計液壓機主機結(jié)構(gòu)概念原型;進而得到液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計原型;以該原型設(shè)計為基礎(chǔ),進行主機部件結(jié)構(gòu)性能靈敏度分析及主機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。
　　 5.將所提出的計及壓制件精度的液壓機主機

5、結(jié)構(gòu)設(shè)計方法應(yīng)用于THP10-10000型100MN等溫鍛造液壓機主機結(jié)構(gòu)設(shè)計,實現(xiàn)了該液壓機主機結(jié)構(gòu)的概念原型設(shè)計、原型結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化設(shè)計。得到了該液壓機主機結(jié)構(gòu)輕量化最優(yōu)解和輕量化/高剛度化Pareto優(yōu)化解。其中,輕量化最優(yōu)解在滿足了液壓機剛度要求同時,較原型設(shè)計質(zhì)量優(yōu)化率2.044％,較樣機質(zhì)量優(yōu)化率5.774％。輕量化/高剛度化Pareto優(yōu)化解為液壓機設(shè)計決策提供了多個可行解。
　　 本文研究的計及壓制件成形精度的液