1250吨广义肘杆式冷锻压力机设计及仿真

论文摘要

冷锻成形生产效率高，材料利用率高，制品具有高质量、高精度，适合大批量生产，可作为一种最终产品的制造方法，应用前景广泛。国内冷锻精密成形设备制造技术比较落后，基本依赖于进口，冷锻压力机的自主研发，具有重要的理论和实际意义。肘杆机构很适合冷锻工艺的技术要求，杆系尺寸的选取直接影响到整个压力机的性能。研究肘杆杆系尺寸及误差对滑块运动性能的影响，分析滑块自锁现象；针对运动副间隙对滑块运动性能的影响，设计平衡缸部件，并对平衡载荷及平衡缸在冷锻压力机中不同的布置方式进行研究和对比；计算主要受力零件的可靠性并预估冷锻压力机系统的可靠性。建立了1250吨肘杆式冷锻压力机三维模型，采用虚拟样机技术进行仿真分析。首先对压力机中使用的广义肘杆负偏置结构进行分析，得到了各杆杆长对滑块运动性能的具体影响系数；分析了杆长误差对滑块下死点位置精度的影响，根据分析结果得到各杆尺寸精度的选取原则；对肘杆机构压力机而言，滑块行程和有效压力行程较大，滑块在上死点有可能发生自锁，分析了其受力情况，提出了结构的改进措施。改进后的分析结果表明，滑块受力情况和运动平稳性有了显著改善，改进后的结构可以满足工作要求。分析运动副间隙对滑块运动性能的影响，为了减小甚至消除运动副间隙的影响，设计了与滑块部件相关联的平衡缸部件。基于虚拟样机技术，对平衡缸部件的多种布置方案、不同摩擦条件和不同的平衡载荷等工况进行了分析与仿真。根据仿真结果得到了作用不同平衡载荷所需的驱动扭矩，以及平衡载荷对滑块运动精度的影响，给出了平衡缸部件的设计和平衡载荷的选择依据。1250吨冷锻压力机平衡载荷应取滑块各部件总重量1.1~1.2倍，采用合理的偏置角度可显著降低驱动扭矩。计算了主要受力零件拉杆和销轴的可靠性，并预估了冷锻压力机系统的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 冷锻技术及设备的发展和研究现状
• 1.2 肘杆机构的研究及应用现状
• 1.3 虚拟样机技术的概念及应用现状
• 1.4 课题的意义与研究内容
• 第2章 广义肘杆冷锻压力机设计及虚拟样机
• 2.1 冷锻压力机的基本参数
• 2.2 冷锻压力机传动原理及广义肘杆机构
• 2.3 齿轮传动系统的设计
• 2.4 机身建模与冷锻压力机装配体
• 2.5 建立虚拟样机模型
• 2.6 本章小结
• 第3章 肘杆杆系杆长及误差对滑块运动性能的影响
• 3.1 肘杆杆系杆长对滑块运动性能的影响研究
• 3.1.1 曲柄对滑块运动性能的影响研究
• 3.1.2 上肘杆对滑块运动性能的影响研究
• 3.1.3 下肘杆对滑块运动性能的影响研究
• 3.1.4 偏置量对滑块运动性能的影响研究
• 3.2 肘杆杆系尺寸误差分析及公差选取
• 3.2.1 杆系误差与滑块运动精度的关系
• 3.2.2 加工精度的选取
• 3.3 滑块自锁分析及仿真
• 3.3.1 滑块受力分析
• 3.3.2 分析改进方案
• 3.3.3 验证改进方案
• 3.4 本章小结
• 第4章 平衡缸对冷锻压力机滑块运动性能的影响
• 4.1 运动副间隙对滑块运动性能的影响
• 4.2 平衡缸设计及其布置方式
• 4.3 平衡缸对滑块动态性能的影响及仿真分析
• 4.3.1 平衡载荷大小对驱动扭矩的影响
• 4.3.2 平衡载荷对滑块运动精度的影响分析
• 4.3.3 平衡缸布置方式对滑块运动性能的影响分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 冷锻压力机可靠性分析
• 5.1 冷锻压力机系统可靠性框图
• 5.2 冷锻压力机系统中单元可靠度及其方差计算
• 5.2.1 拉杆受力分析及可靠性分析
• 5.2.2 销轴的可靠性分析
• 5.3 冷锻压力机系统可靠度及其置信下限估计
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介