250mm伺服驅(qū)動輥鍛機結(jié)構(gòu)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(zhì)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(qū)動輥鍛機，但將伺服技術(shù)應用在輥鍛機主機驅(qū)動上的研究和應用在國內(nèi)尚未見報道。
　　本文主要研究內(nèi)容有：（1）設計250mm伺服驅(qū)動輥鍛機的樣機，包括伺服驅(qū)動方案的選擇、技術(shù)參數(shù)的設計以及結(jié)構(gòu)的布置；（2）基于虛擬樣機技術(shù)，對250mm伺服驅(qū)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(shù)，對250mm伺服驅(qū)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(zhì)量最小為優(yōu)化目標，基于正交實驗對250mm伺服驅(qū)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(jié)構(gòu)改進；（5）基于鍛輥轉(zhuǎn)速可伺服調(diào)節(jié)的特性，設計6061鋁的輥鍛工藝，探究鍛

3、輥轉(zhuǎn)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(jié)果如下：（1）設計的250mm伺服驅(qū)動輥鍛機，可在不同的轉(zhuǎn)速下進行輥鍛，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在0~150r/min；（2）250mm伺服驅(qū)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(qū)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速的增大而增大，鍛輥轉(zhuǎn)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