数控液压折弯机的结构分析和优化设计

论文摘要

本文介绍了数控折弯机的发展趋势,锻压机械机身结构分析的发展现状及分析设计的一般方法,以江苏富力公司的MB8-250×3200型数控折弯机为研究对象,使用大型通用化有限元分析软件ANSYS作为工具,对折弯机进行了有限元静、动态特性分析,并根据分析结果进行结构的优化设计。首先,对折弯机的主要部件进行了结构的静态特性分析,建立各部件的有限元模型,利用ANSYS计算出它们的强度和刚度,并依据结构受力特点提出结构修改方案。其次,利用ANSYS分析了侧板的宽度、喉口圆角半径对折弯机的机械性能以及补偿油缸的位置对工作台变形曲线的影响,并选取合适参数对机身结构和补偿油缸的位置进行优化。再次,对机身进行模态分析,用Lanczos方法求出优化前后机身的前十阶固有频率以及振型。最后,对工作台和滑块进行了非线性接触分析,动态模拟了折弯机工作过程中工作台和滑块的受力状况,为前面的分析验证提供了参考依据。通过以上分析,在保证机身性能的基础上机身重量减轻了约9%,机身低阶频率有所提高,从而提高了产品质量,降低了制造成本,增强了企业的竞争力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和课题来源
• 1.2 数控折弯机国内外发展概况
• 1.3 锻压机械结构分析发展概况
• 1.4 大型有限元分析软件ANSYS 简介
• 1.5 本课题研究的目的和意义
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第二章 数控折弯机的静态特性分析
• 2.1 折弯机简介
• 2.2 建模方法的选择
• 2.3 折弯机的受力分析
• 2.4 折弯机机身的静态特性分析
• 2.4.1 机身实体模型的简化
• 2.4.2 机身有限元模型单元的选取和划分
• 2.4.3 机身的载荷及约束施加
• 2.4.4 材料特性的施加
• 2.4.5 计算结果分析
• 2.5 滑块的静态特性分析
• 2.5.1 滑块实体模型的简化
• 2.5.2 滑块有限元模型单元的选取和划分
• 2.5.3 滑块的载荷及约束施加
• 2.5.4 材料特性的施加
• 2.5.5 计算结果分析
• 2.6 工作台的静态特性分析
• 2.6.1 工作台实体模型的简化
• 2.6.2 滑块有限元模型单元的选取和划分
• 2.6.3 滑块的载荷及约束施加
• 2.6.4 材料特性的施加
• 2.6.5 计算结果分析
• 2.7 本章小结
• 第三章 数控折弯机的结构优化设计
• 3.1 结构优化设计综述
• 3.1.1 结构优化数学模型
• 3.1.2 ANSYS 中的设计优化
• 3.2 折弯机机身的形状尺寸优化设计
• 3.2.1 侧板宽度对机身性能的影响
• 3.2.2 喉口半径对机身性能的影响
• 3.2.3 局部强度优化
• 3.2.4 机身结构静态优化
• 3.3 工作台补偿油缸位置的优化
• 3.3.1 补偿油缸作用分析
• 3.3.2 补偿油缸位置优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 数控折弯机机身的动力学分析
• 4.1 动力学分析简介
• 4.2 机身的模态分析
• 4.2.1 模态分析理论介绍
• 4.2.2 计算方法简介
• 4.2.3 机身的模态分析结果
• 4.2.4 原机身各阶模态振型分析
• 4.2.5 优化后机身各阶模态振型分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 数控折弯机的接触分析
• 5.1 接触问题概述
• 5.2 ANSYS 非线性分析介绍
• 5.2.1 非线性问题的解决
• 5.2.2 常用接触算法
• 5.2.3 ANSYS 接触分析介绍
• 5.3 折弯机接触分析
• 5.3.1 基本假设和有限元模型
• 5.3.2 分析结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文