630T立式冷擠壓機(jī)有限元分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1 附件六： 揚(yáng)州大學(xué)廣陵學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題 目 630t 立式冷擠壓機(jī)有限元分析與改進(jìn)設(shè)計(jì) 題目來源 指導(dǎo)教師出題 題目類型 為結(jié)合科研 指導(dǎo)教 師 學(xué)生 姓名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 開題報(bào)告內(nèi)容：（調(diào)研資料的準(zhǔn)備與總結(jié)，研究目的、要求、思路與預(yù)期成果；任務(wù)完成的階段、 內(nèi)容及時(shí)間安排；完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所具備的條件因素等。） 文 獻(xiàn) 綜 述 一前言 近幾年來，隨著 工業(yè)生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，冷擠壓技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。不少高等學(xué)校、科研院所和企業(yè)公司都開展了冷擠壓技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究，其成果已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)。中國 -江蘇森威集團(tuán)股份有限公司掌握了多工位冷鍛生產(chǎn)技術(shù)，批量生產(chǎn)自行車、摩托車、汽車精鍛件，已形成年產(chǎn) 3000t 冷鍛件的能力。長春一汽汽車工藝研究所已熟練掌握汽車輪胎螺母和花鍵軸的冷擠壓成形，并且正式向外轉(zhuǎn)讓技術(shù)。中國現(xiàn)在已可以生產(chǎn) 160010000kN 的各種型號(hào)冷擠壓設(shè)備。 美國 National 公司是世界上生產(chǎn)多工位冷鍛機(jī)的研究中心?，F(xiàn)在又將具有 5-6工 位的冷鍛機(jī)研制成 成形中心 ，具有很大的柔性，既能適應(yīng)鍛件不同形狀、不同高度，也能適應(yīng)工序間工件翻轉(zhuǎn)和多臺(tái)階加工。利用這種 成形中心 可以加工各種各樣的緊固件以及其他較為復(fù)雜的帶凸緣或帶孔的擠壓件，它完全由微機(jī)處理，由可編程控制器自動(dòng)控制，換模時(shí)間僅需幾十秒鐘。德國舒勒公司生產(chǎn) X 系列單工位冷擠壓機(jī)、KB 系列多工位立式冷擠壓機(jī)、 GB 系列多工位臥式冷擠壓機(jī)。隨著冷擠壓工藝的日趨成熟和發(fā)展，與其相應(yīng)的冷擠壓設(shè)備也在不斷更新和完善。為了滿足冷擠壓工藝的需要，冷擠壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)性能必需滿足其工藝對(duì)設(shè)備力能特性和速度特性 的要求。在擠壓設(shè)備方面，中國已具備設(shè)計(jì)和制造各級(jí)噸位擠壓壓力機(jī)的能力。除采用通用機(jī)械壓力機(jī)、液壓機(jī)、冷擠壓力機(jī)外，還成功地采用摩擦壓力機(jī)與高速設(shè)備進(jìn)行冷擠壓生產(chǎn)。 2 二本課題研究的的意義 目的：我國冷擠壓機(jī)和國外比有很大差距，主要原因在分析研究上，國外不僅用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)，還通過大量的實(shí)驗(yàn)來模擬。而我國主要是通過理論計(jì)算，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來估算許用應(yīng)力，再用有限元分析軟件來分析，但側(cè)重靜態(tài)分析，很少用模擬實(shí)驗(yàn)裝置來做大量的實(shí)驗(yàn)。本課題的研究希望能動(dòng)態(tài)分析設(shè)計(jì)，優(yōu)化選擇方案，實(shí)現(xiàn)冷擠壓機(jī)的高速化和自動(dòng)化，提高機(jī) 床的精度，減輕質(zhì)量，提高壽命，增加我國壓力機(jī)在國際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 意義：本課題主要是通過有限元分析法來進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析，模擬冷擠壓機(jī)床身的變形、應(yīng)力分布和振動(dòng)情況，選擇最優(yōu)方案，提高我們機(jī)械結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計(jì)能力。另外應(yīng)用這些先進(jìn)的分析方法，還能夠提高我國壓力機(jī)的剛度、精度、穩(wěn)定性和使用壽命，提高國際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 三本課題研究的內(nèi)容 630t 立式冷擠壓機(jī)拉力肘機(jī)構(gòu)是由滑塊機(jī)構(gòu)加上曲柄擺桿機(jī)構(gòu)組成。由于兩套機(jī)構(gòu)均接近于死點(diǎn)附近區(qū)域內(nèi)工作，所以這種壓機(jī)滑塊的工作行程速度緩慢，有利于冷擠壓工藝，又由于機(jī)構(gòu)具有 急回特性，對(duì)提高生產(chǎn)效率有利，因此，這種機(jī)構(gòu)廣泛適用于冷擠壓機(jī)。 360t 立式冷擠壓機(jī)拉力肘桿機(jī)構(gòu)件尺寸參數(shù)是用計(jì)算加作圖的方法來確定。由于作圖及測(cè)參數(shù)，按嚴(yán)格的幾何關(guān)系推導(dǎo)出拉力肘桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件尺寸參數(shù)的計(jì)算公式。這不僅使壓機(jī)的滑塊行程、工作行程和急回特性系數(shù)精確地滿足預(yù)先給定的值，而且機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件尺寸參數(shù)都是有計(jì)算公式確定的，不需要作圖的方法來確定。與通用產(chǎn)品一樣，當(dāng)確定壓力機(jī)各部位工作正常后。應(yīng)對(duì)壓力機(jī)進(jìn)行空轉(zhuǎn)和輕負(fù)荷試驗(yàn)，以檢查導(dǎo)軌發(fā)熱、精度變化情況，并根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 當(dāng)滑塊處于最大裝模高度時(shí) 的精度調(diào)整合格后，再按通過產(chǎn)品的要求，進(jìn)行中間、最小裝模高度時(shí)滑塊精度的檢測(cè)和調(diào)整。此時(shí)由于壓力機(jī)的各連接部位、定位部位和導(dǎo)向部位均已確定并固定好，滑塊精度僅受調(diào)整螺桿積累誤差以及連桿、導(dǎo)柱、調(diào)整螺桿三者的剛度影響。目前機(jī)械壓力機(jī)的液壓過載保護(hù)系統(tǒng)的滿負(fù)荷壓力都在 20MPa左右，超負(fù)荷壓力約為 22MPa，液壓墊的預(yù)壓力約為 10MPa。這些壓力值既可以使壓力機(jī)的液壓過載保護(hù)容易實(shí)現(xiàn)，又可保證液壓墊的液壓剛性而且，整個(gè)液壓過載系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，維修方便。 3 630t 立式冷擠壓機(jī)的精度要求很高，機(jī)身作為壓力機(jī)的一個(gè)關(guān)鍵 部件，其強(qiáng)度和剛度對(duì)壓力機(jī)的精度起決定性的作用，它不僅影響壓力機(jī)的工作性能，使用壽命，還直接影響安裝在機(jī)床上的各種模具的壽命及成形零件的加工精度，故合理地設(shè)計(jì)機(jī)身具有十分重要的意義。因此對(duì) 630t 立式冷擠壓機(jī)機(jī)身我們利用有限元方法分析機(jī)身的受力，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試，以驗(yàn)證有限元的正確性，而后利用模態(tài)分析結(jié)果，對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其在方便零部件的安裝和結(jié)構(gòu)可靠性方面都達(dá)到了最優(yōu)化的效果。 1 有限元計(jì)算，建立機(jī)身力學(xué)模型，建立有限元模型，計(jì)算結(jié)果分析。 2 動(dòng)靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試，布片位置，應(yīng)力測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算 。 3 有限元計(jì)算結(jié)果約測(cè)試結(jié)果比較，應(yīng)力比較，變形比較，比較結(jié)果。 4 優(yōu)化設(shè)計(jì) 5 得出結(jié)論。運(yùn)用有限元方法對(duì) 630t 立式冷擠壓機(jī)機(jī)身進(jìn)行受力分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算出機(jī)身各個(gè)部位的應(yīng)力和應(yīng)變，在保證機(jī)身強(qiáng)度、剛度的前提，提供最優(yōu)化機(jī)身的焊接結(jié)構(gòu)形式與焊接鋼板厚度，使所設(shè)計(jì)的機(jī)身有最好的使用性能和最低的材料消耗與制造成本，以便獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 630t 立式冷擠壓機(jī)多采用斜刃剪切，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率低、剪切效率高和剪切后板料不發(fā)生弓形、翹曲、扭曲變形而得到廣泛使用。在剪切過程中，隨著刀架做回轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，立式冷擠壓機(jī)剪切后角及剪切會(huì)發(fā)生變化。刀架作直線運(yùn)動(dòng)的擠壓機(jī)剪切力計(jì)算來進(jìn)行，造成計(jì)算不準(zhǔn)確，使設(shè)計(jì)尺寸出現(xiàn)偏差，并進(jìn)而影響其實(shí)用性能。立式冷擠壓機(jī)剪切力的計(jì)算一般采用刀架作直線運(yùn)動(dòng)的斜刃剪板機(jī)剪切力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。盡管理論上是可行的，但是由于實(shí)際制造中為簡(jiǎn)化加工工藝，將刀片安裝面由空間螺旋面簡(jiǎn)化成平面，從而造成在剪切過程中剪切間隙和剪切后角變化而變化，而較大的剪切前角則會(huì)使刀具出現(xiàn)早期損壞。由于目前立式冷擠壓機(jī)刀架刀片安裝面制造大多采用簡(jiǎn)化工藝，因此有必要在計(jì)算其剪切力時(shí)考慮剪切間隙和剪切前、后角變 化的影響。 擠壓機(jī)刀架的剛性對(duì)金屬板材的擠壓質(zhì)量有著重要的影響，刀架剛性過小將導(dǎo)致加工板材的直線度降低、毛刺變大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起刀片的崩刃與機(jī)床剪切能力的下降。 隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，工件的加工質(zhì)量主要體現(xiàn)在角度及直線精度上，而擠壓機(jī)的折彎精度是決定板件折彎質(zhì)量的首要因素。擠壓機(jī)的滑塊及工作臺(tái)彈性變形導(dǎo)致的壓力分布不均勻，會(huì)造成滑塊及工作臺(tái)撓曲變形，影響折彎精度。 擠壓機(jī)機(jī)械補(bǔ)償方式由于其靈活性好、成本低能實(shí)現(xiàn)撓度的連續(xù)補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點(diǎn)，在傳統(tǒng)4 機(jī)械式楔形補(bǔ)償器的基礎(chǔ)上，提出了一種全新結(jié)構(gòu)的楔形補(bǔ)償器，建立了 一整套壓力補(bǔ)償效果測(cè)試系統(tǒng)，驗(yàn)證了其在解決壓力不均勻問題可行性。 學(xué)生簽名： 指導(dǎo)教師審核簽名： 日期： 5 主要參考文獻(xiàn) 1 羅中華 .J88型冷擠壓機(jī)拉力肘桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) J.機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 1997， （ 2） :58-60. 2 羅中華 .j88型冷擠壓機(jī)拉力肘桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件尺寸參數(shù)的確定 J 1997，（ 2） :23-25. 3 羅中華 .JA 88 型臥式冷擠壓機(jī)壓力肘桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) J.湘潭大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)， 1996，（ 1） :106-110. 4 趙長樣 .JA 8 7 500冷擠壓力機(jī)的研制 J.輕工機(jī)械， 1994,（ 3） :40-42. 5 陳曼龍 .擺式剪板機(jī)刀架設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的因素 J.2008， 33（ 1）： 117-118. 6 柏甫榮，高建和 .半閉式壓力機(jī)機(jī)身的有限元分析與優(yōu)化 J .制造業(yè)信息化， 2010，（ 11）： 90-91. 7 顧祥軍 .基于 ANSYS的剪板機(jī)機(jī)架有限元分析 J.礦冶技術(shù)， 2010， 10（ 2）： 476-478. 8 劉營營 .基于 ANSYS液壓剪板機(jī)刀架有限元分析 J.設(shè)計(jì)與研究， 2009，（ 6）： 35-39. 9 王曉強(qiáng) .冷擠壓設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展 J.鍛壓裝備與制作技術(shù)， 2007，（ 3）： 28-30. 10 李健 .三角擺桿肘桿式冷擠壓機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 J.重型機(jī)械， 1998，（ 2） 37-39. 11 陳琪 .數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床床身有限元分析與優(yōu)化 J.科技信息， 2010，（ 27）： 44-45. 12 陳琪 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