摘 要

冲压产品的生产工艺多样化和灵活性以及柔性加工，要求冲压机床能够改变滑块的运动状态来实现冲压工件的成形，新型压力机床顺应了这一需求。本论文以有限元技术为基础，结合现代计算机技术，利用大型有限元分析软件建立新型压力机机身力学模型，对机床机身进行有限元静态特性分析，并根据分析结果进行机身结构优化设计研究。其主要内容如下：

本文通过对机械式压力机机身造型进行静态分析，分析了机身在工作状态下的应力分布，并为质量优化奠定基础。

依据机身静态有限元特性分析结果，通过有限元方法，基于压力机机身的静态特性，提出了优化设计方案。选取机身部分几何尺寸作为设计变量，刚度和强度为约束条件，以机身的质量作为目标函数，对机身进行了结构优化。

最后对论文的研究内容进行了总结和展望。

关键词：压力机；有限元；静态特性；优化设计

Analysis of static character of press body

Abstract

The production process of stamping product diversification and flexibility as well as flexible processing, require the stamping machine tool can change the movement state of the slider to realize the forming of stamping workpiece, the new type of pressure machine tool to conform to this demand. This paper with finite element technology based, combined with modern computer technology, using large-scale finite element analysis software ANSYS to establish new press body mechanical model, finite element static character analysis of the machine body, and the results of the analysis of optimum design of fuselage structure research. The main content is as the follows:

In this paper, through the static analysis of 300t mechanical press body shape, the stress distribution of the body in the working state is analyzed, and all of these set a solid foundation for its quality optimization.

Based on the static characteristics of the static finite element analysis results. based on static analyzing results and the finite element method, the program of optimum design of the press frame is presented. Selecting geometry size as the design variables and taking the frame quality as the objective function to develop the press frame structure optimization.

Lastly, all the researches of the paper are summarized and what should do next is listed.

Keywords：press；finite element；static character；optimum design

目录

摘要 i

Abstract ii

1绪论 1

1.1 引言 1

1.2 压力机机身分析及其发展现状 1

1.3 本课题研究的目的和意义 3

1.3.1 本课题研究的目的 3

1.3.2 本课题研究的意义 4

1.4 本论文的主要研究内容 4

2 有限元法及有限元分析软件ANSYS 6

2.1 有限元方法简介 6

2.2 ANSYS软件简介 7

2.3 本章小结 8

3 压力机机身的静态特性分析 9

3.1机身简介 9

3.2 有限元模型的建立 9

3.2.1 单位类型的选取 14

3.2.2 网格的划分 15

3.2.3材料属性及单位制 16

3.3 静态分析 19

3.3.1载荷的施加 19

3.3.2 曲轴支撑孔上载荷的处理 21

3.3.3 材料特性常数的施加 23

3.4 应力分析 23

3.5 本章小结 25

4 压力机机身的优化设计 27

4.1 优化设计概述 27

4.2 机身的尺寸优化 29

4.3 优化结果分析 36

4.4 本章小结 36

5 结论与展望 37

5.1 结论 37

5.2 展望 38

致谢 39

参考文献 40

1绪论

1.1 引言

制造业是物质文明发展的基础。中国已经是制造业大国，但并非制造业强国。与发达的制造业国家如德国、日本、美国相比，我国的制造业还有很大的差距。主要表现在以低端产品为主，附加值不高；能源消耗大，创新能力薄弱；国民经济和高技术产业所需要的装备主要依赖进口^[1]。最为关键的是没有自主知识产权和核心科技含量的国家形象品牌。德国的汽车、日本的电器、瑞士的手表等等都闻名遐迩，在我国什么都可以模仿和制造出来，可是制造出来的东西都不具备中国特色。因此提高我国成形装备的技术含量，生产出拥有自主知识产权并具有附加值高科技含量的产品迫在眉睫。

成形机械作为制造业的重要装备之一，在现今信息化的时代，它同时也成为信息产品和高科技产品的重要基础装备。但是，随着生产的社会化以及商品化的飞速发展，目前高精度成形、难成形材料以及复杂零件成形的需求越来越大、轻量化、复杂化、近余量精确成形已经是世纪材料加工成形技术的主题，原有的机械压力机的性能已经不能满足现代高速发展的成形工艺性能的要求^[2]。

1.2 压力机机身分析及其发展现状

机身是机床的重要组成部分，它不仅是压力机主要零件的装配基体，而且还要承受机器的全部工作载荷(某些下传动压力机除外)，机身承载能力和变形大小及其动态性能将直接影响产品精度及模具的使用寿命。机身有铸造和焊接两大类，铸造机身材料常用，及等，它的消震性能良好，但由于许用应力低，铸铁和球铁的弹性模量也低，所以重量大，刚度也差些，但适合批量生产。焊接机身目前常用材料为及钢板，由于不需木磨，更适合单件生产。压力机采用的机身结构形式主要有闭式和开式两大类。闭式机身主要从正面送料，由于是封闭框架，所以刚度高；开式机身可从正面及左右侧面送料，工作比较方便，但由于不是封闭框架，刚度较低。