250mm伺服驅動輥鍛機結構設計優(yōu)化及工藝應用數(shù)值模擬.pdf

1、輥鍛加工以其具有易實現(xiàn)自動化、生產(chǎn)效率高、材料利用率高、成形載荷偏小、工件質量好等優(yōu)點被廣泛使用。輥鍛工藝在研究人員努力下得到快速發(fā)展，但輥鍛機發(fā)展則相對緩慢。目前國外已經(jīng)有相對成熟的伺服驅動輥鍛機，但將伺服技術應用在輥鍛機主機驅動上的研究和應用在國內尚未見報道。
　　本文主要研究內容有：（1）設計250mm伺服驅動輥鍛機的樣機，包括伺服驅動方案的選擇、技術參數(shù)的設計以及結構的布置；（2）基于虛擬樣機技術，對250mm伺服驅動輥鍛

2、機進行靜力學分析。通過模擬輥鍛機四道次變形，得出機架和鍛輥的變形規(guī)律，并校核其剛度強度，找出薄弱位置，為后續(xù)優(yōu)化做準備；（3）基于虛擬樣機技術，對250mm伺服驅動輥鍛機進行模態(tài)和瞬態(tài)的動力學分析，得出機身的固有頻率和相應振型；（4）以輥鍛機機架質量最小為優(yōu)化目標，基于正交實驗對250mm伺服驅動輥鍛機機架進行優(yōu)化。分析不同參數(shù)組合下機架的受力變形，對機架進行結構改進；（5）基于鍛輥轉速可伺服調節(jié)的特性，設計6061鋁的輥鍛工藝，探究鍛

3、輥轉速對輥鍛力、輥鍛力矩、輥鍛功率等指標和對工件的延伸系數(shù)和展寬的影響規(guī)律。
　　研究結果如下：（1）設計的250mm伺服驅動輥鍛機，可在不同的轉速下進行輥鍛，其轉速調節(jié)范圍在0~150r/min；（2）250mm伺服驅動輥鍛機的機架剛度為848kN/mm，大于許用剛度350kN/mm，機架最大有效應力為161.74MPa，小于許用應力167.86MPa；（3）250mm伺服驅動輥鍛機的固有頻率為81.59Hz，大于電機工作頻率在

4、41.7Hz，達到設計要求；（4）以輥鍛機機架質量最小為目標，優(yōu)化得出六個參數(shù)取值：板材厚度12mm、立柱寬度68mm、上橫梁高度116mm、下橫梁高度132mm、機架厚度222mm、轉角半徑值38mm，其中提高上橫梁高度是提高機架剛度強度最經(jīng)濟的手段；（5）通過對6061鋁的輥鍛模擬，可以得出輥鍛力、輥鍛力矩、輥鍛功率都會隨著鍛輥轉速的增大而增大，鍛輥轉速從10r/min增加到100r/min時，輥鍛力增加了25％左右；輥鍛力矩增加2