平板沖孔有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、“互聯(lián)網(wǎng)+”和“中國制造2025”的提出，使中國制造業(yè)邁向高端，作為現(xiàn)代制造業(yè)中的沖孔技術(shù)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)，不僅要改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)工藝，提高質(zhì)量，而且要保證綠色環(huán)保。平板沖孔機(jī)作為現(xiàn)代加工各類平板孔的關(guān)鍵設(shè)備，利用新型成型技術(shù)加工孔，精度高、定位準(zhǔn)、生產(chǎn)周期短，取代了傳統(tǒng)的成型技術(shù)。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖孔機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)形狀復(fù)雜不規(guī)則的型鋼進(jìn)行沖孔時(shí)，會(huì)受到多種載荷共同作用，從而導(dǎo)致應(yīng)力集中和振動(dòng)問題，其中左右側(cè)板和貼板是受力的關(guān)鍵構(gòu)件，

2、為了解決這一問題,對(duì)左右側(cè)板和貼板進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，使重量最小、用料最省、造價(jià)最低。因此使用有限元軟件分析平板沖孔機(jī)焊接床身以及優(yōu)化左右側(cè)板和貼板，減小應(yīng)力集中現(xiàn)象和實(shí)現(xiàn)輕量化技術(shù)意義重大。
　　本文闡述了國內(nèi)外沖孔機(jī)行業(yè)的發(fā)展動(dòng)態(tài)、研究現(xiàn)狀，以及沖孔機(jī)在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要作用.以STPK120-12汽車縱梁平板數(shù)控沖孔機(jī)為研究對(duì)象，基于汽車縱梁平板數(shù)控沖孔機(jī)在實(shí)際中的大量應(yīng)用，首先利用參數(shù)化程序設(shè)計(jì)語言APDL，建立了平板沖孔機(jī)

3、焊接床身的參數(shù)化有限元模型，然后利用ANSYS軟件的有限元方法，對(duì)平板沖孔機(jī)焊接床身進(jìn)行靜力學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析，以及對(duì)平板沖孔機(jī)焊接床身側(cè)板和貼板的優(yōu)化，其主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：
　?。?）平板沖孔機(jī)焊接床身有限元參數(shù)化模型：用ANSYS參數(shù)化程序設(shè)計(jì)語言APDL建立平板沖孔機(jī)焊接床身的各組成結(jié)構(gòu)，通過布爾運(yùn)算中的粘結(jié)命令將各結(jié)構(gòu)粘結(jié)為一個(gè)整體，并對(duì)焊接床身進(jìn)行單元選擇、材料參數(shù)設(shè)置及網(wǎng)格劃分得到有限元模型。
　　（2）平

4、板沖孔機(jī)焊接床身靜力學(xué)分析：利用ANSYS軟件對(duì)平板沖孔機(jī)焊接床身進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到焊接床身應(yīng)力云圖、位移云圖，確定了貼板和側(cè)板的圓弧處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。
　?。?）平板沖孔機(jī)焊接床身的動(dòng)力學(xué)分析：通過對(duì)平板沖孔機(jī)焊接床身進(jìn)行模態(tài)分析，提取了焊接床身的前5階固有頻率，得到相對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型圖，確定了諧響應(yīng)分析的頻率范圍；然后對(duì)焊接床身諧響應(yīng)分析，得到X、Y、Z方向的頻率—位移幅值曲線，通過分析得出第二階固有頻率對(duì)焊接床身的動(dòng)力學(xué)影

5、響最大，從而為平板沖孔機(jī)焊接床身動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
　?。?）側(cè)板和貼板的優(yōu)化分析：以尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)理論為基礎(chǔ)，采用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化法，將側(cè)板和貼板的自重設(shè)為目標(biāo)函數(shù)，厚度為設(shè)計(jì)變量，靜力學(xué)分析結(jié)果中提取的應(yīng)力和位移作為狀態(tài)變量，采用子問題法對(duì)側(cè)板和貼板進(jìn)行靜態(tài)優(yōu)化，其優(yōu)化結(jié)果表明，左右側(cè)板和貼板的重量有所減?。p小了27.1％）。
　　經(jīng)過對(duì)平板沖孔機(jī)焊接床身進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析和對(duì)側(cè)板和貼板優(yōu)化設(shè)計(jì)，有助于提高企業(yè)設(shè)計(jì)的效