250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化及工藝應(yīng)用數(shù)值模擬.pdf

1、輥鍛加工以其具有易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、生產(chǎn)效率高、材料利用率高、成形載荷偏小、工件質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。輥鍛工藝在研究人員努力下得到快速發(fā)展，但輥鍛機(jī)發(fā)展則相對(duì)緩慢。目前國(guó)外已經(jīng)有相對(duì)成熟的伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)，但將伺服技術(shù)應(yīng)用在輥鍛機(jī)主機(jī)驅(qū)動(dòng)上的研究和應(yīng)用在國(guó)內(nèi)尚未見報(bào)道。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容有：（1）設(shè)計(jì)250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)的樣機(jī)，包括伺服驅(qū)動(dòng)方案的選擇、技術(shù)參數(shù)的設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)的布置；（2）基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛

2、機(jī)進(jìn)行靜力學(xué)分析。通過模擬輥鍛機(jī)四道次變形，得出機(jī)架和鍛輥的變形規(guī)律，并校核其剛度強(qiáng)度，找出薄弱位置，為后續(xù)優(yōu)化做準(zhǔn)備；（3）基于虛擬樣機(jī)技術(shù)，對(duì)250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)進(jìn)行模態(tài)和瞬態(tài)的動(dòng)力學(xué)分析，得出機(jī)身的固有頻率和相應(yīng)振型；（4）以輥鍛機(jī)機(jī)架質(zhì)量最小為優(yōu)化目標(biāo)，基于正交實(shí)驗(yàn)對(duì)250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)機(jī)架進(jìn)行優(yōu)化。分析不同參數(shù)組合下機(jī)架的受力變形，對(duì)機(jī)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)；（5）基于鍛輥轉(zhuǎn)速可伺服調(diào)節(jié)的特性，設(shè)計(jì)6061鋁的輥鍛工藝，探究鍛

3、輥轉(zhuǎn)速對(duì)輥鍛力、輥鍛力矩、輥鍛功率等指標(biāo)和對(duì)工件的延伸系數(shù)和展寬的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果如下：（1）設(shè)計(jì)的250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)，可在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行輥鍛，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在0~150r/min；（2）250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)的機(jī)架剛度為848kN/mm，大于許用剛度350kN/mm，機(jī)架最大有效應(yīng)力為161.74MPa，小于許用應(yīng)力167.86MPa；（3）250mm伺服驅(qū)動(dòng)輥鍛機(jī)的固有頻率為81.59Hz，大于電機(jī)工作頻率在

4、41.7Hz，達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（4）以輥鍛機(jī)機(jī)架質(zhì)量最小為目標(biāo)，優(yōu)化得出六個(gè)參數(shù)取值：板材厚度12mm、立柱寬度68mm、上橫梁高度116mm、下橫梁高度132mm、機(jī)架厚度222mm、轉(zhuǎn)角半徑值38mm，其中提高上橫梁高度是提高機(jī)架剛度強(qiáng)度最經(jīng)濟(jì)的手段；（5）通過對(duì)6061鋁的輥鍛模擬，可以得出輥鍛力、輥鍛力矩、輥鍛功率都會(huì)隨著鍛輥轉(zhuǎn)速的增大而增大，鍛輥轉(zhuǎn)速?gòu)?0r/min增加到100r/min時(shí)，輥鍛力增加了25％左右；輥鍛力矩增加2