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数控转塔冲床机身的有限元分析和优化设计摘要研究关于压力机的现代设计方法,引入椒ǎ匝沽卸⒕哺涨慷确治龊优化等,能够有效降低产品的开发成本,缩短产品的研制周期,提高产品的质量和可靠性。本文利用通用化有限元分析软件魑7治龉ぞ撸钥1帐绞刈K宕驳幕斫了有限元静、动态分析和优化。分析了压力机的机身结构,介绍了传统设计方法和现代杓品椒ā2捎没贏语言的参数化建模方法,以壳单元和块单元为主,分别建立了开式和闭式转塔冲床机身的有限元模型。通过静态分析给出了两种机身在不同工况下的应力和位移的分布情况。对两种机身的各块钢板的作用进行了研究,以板厚和板宽为没计变量,在对机身结构改进的基础上进行了形状尺寸和拓扑优化设计。采用分块椒ǘ粤街只淼哪P徒辛四L治觯ü员人堑恼裥停页了机身的动态薄弱环节,给出了切实可行的改进意见,并进行了动态优化,进一步提高了机身的动态性能。在瞬态分析中对机身的冲压载荷进行了研究,并利用完全瞬态分析法对开闭式冲床的两种工况进行了瞬态分析,得到了机身在动态载荷下的变形及应力情况。最后,利用进行了转塔冲床有限元分析系统的定制,使企业的设计人员在不需要完全掌握有限元分析的方法和技巧的情况下,就可以利用有限元对转塔冲床进行分析、设计和优化。关键词:转塔冲床有限元分析结构优化模态分析瞬态分析二次开发摘要研究生姓名:谢君翌导师姓名:汤文成教授学校名称:东南大学
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期:型‘如戈鬯东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明导师签名:妊埂⒆娜研究生签名:本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人括刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位电子文档的内容和纸质沦文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布ǹ论文的全部或部分内容。论文的公布研究生签名
引言第一章绪论姆⒄垢攀的手段■压力机作为基础工业的一种必要设备在国民经济的各个领域发挥着极其重要的作用,尤其在航空、汽车、船舶等行业应用极为广泛。影响压力机质量的因素很多,其中压力机的设计水平是非常关键的一个因素。啡,英文直译为计算机辅助工程,泛指包括分析、计算和仿真在内的一切研发活动‘技术是应用工程上的分析及汁算方法米辅助工程师作设计后的分析或进行同步工程,一般结合了经典数理分析技术和传统测试技术,来实现新产品的模拟仿真和早期试制模型的测试。随着砺酆退惴ǖ牟欢铣墒欤扑慊际醯钠占昂筒欢咸岣撸珻分析系统的功能和计算精度都有了很大的提高,耐乒愫陀τ靡丫晌O执笠堤岣哐蟹⒛芰Γ銮烤赫Φ谋夭豢缮压力机的设计水平,对压力机制造成本、技术性能和使用寿命有着决定性的影响。然而我还比较落后。尽管一些大中型企业的设计部门在某些重要的压力机设计髦校云涔键部件已经采用了先进的分析方法和优化设计方法,但是对于那些典型结构的压力机产品,绝大部分生产厂家和设计单位,包括大中型企业的设计单位,基本上还沿袭着传统的设计方法。由于缺乏功能比较完善的现代设计手段,所以导致压力机本体结构过于保守、设计周期长、效率也较低,这不仅造成了人力和物力的浪费,而且严重影响着这些企业的市场竞争实力的提高。因此,研究关于压力机的现代设计方法,引入椒ǎ匝沽动、静涨慷确治觥可靠性分析和优化等,对压力机加工过程进行屈服稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析,无疑对提高我、增强相关企业的生存干⒄鼓芰哂兄匾的现实意义,甚至对实现我国机械压力机的簿哂邢嗟敝匾5牟慰技壑怠现代企业竞争,不仅是企业生产能力的竞争,更重要的是企业研发能力和市场能力的竞争。随着社会生活的进步和个性化要求的提高,对企业产品的要求转向多品种小批量。与以往追求生产能力不同,现代企业更强调制造柔性。对产品研发提出了更高的要求。市场条件要求研究开发部门尽量缩短研究开发的时间,强化开发能力和技术能力,提高开发效率。这样,作为辅