基于Workbench的重型电动数控螺旋压力机机身轻量化设计

针对当前压力机机身笨重与材料浪费的问题,以EP-12500重型电动数控螺旋压力机机身为研究对象,探索压力机机身结构的轻量化设计方法。首先,基于Workbench对压力机机身进行有限元分析,得到机身应力值远小于材料屈服强度的非承载区域;然后,采用拓扑优化模块对机身非承载区域进行拓扑优化;最后,以质量最小化为目标,确定机身结构材料去除区域的具体位置,实现对机身结构的轻量化设计。优化结果表明:优化后压力机机身的体积与质量均减小了9.65%,实现了机身轻量化,减少了制造成本;机身预紧工况下最大变形量增加了0.17 mm,打击工况下最大变形量增加不足0.01 mm,与原机身变形基本一致;机身预紧工况下垂直刚度为8.21 MN·mm^(-1),打击工况下垂直刚度为13.08 MN·mm^(-1),均满足使用要求;机身预紧工况下最大等效应力降低了2.51%,打击工况下最大等效应力降低了18.3%,降低了底座承受的冲击力,提高了底座的使用寿命。

重型电动数控螺旋压力机结构设计与有限元分析

对EP-8000电动数控螺旋压力机的机身底座、螺杆及滑块等主要构件进行了优化设计,使其运行打击力由80 MN提升至100 MN,且主要部件的刚度足够、滑块打击方向不偏移。通过Solidworks对底座、螺杆进行结构优化,利用ANSYS Workbench软件对机身、螺杆进行建模,分析其变形和等效应力情况;对螺杆作模态分析,得到其变形与振动频率的关系。结果表明:优化后,底座的最大变形量为0.363 mm,螺杆的最大等效应力为830.9 MPa,变形率为0.0013;螺杆在83.075 Hz时,挠度变形最大,变形量为0.4403 mm,且在中间位置出现弯曲。将滑块原有的X形导轨定位改造为圆导轨与X形导轨复合式双重导轨结构,总导向长度增加,保证滑块安装在装备中心位置,且优化后的抗偏载能力高宽比H/B由1.38提高至1.92,抗偏心锻造能力显著提高。

基于多项式拟合算法的重型电动数控螺旋压力机机身的轻量化

螺旋压力机的结构与刚度的关系一直是锻压装备设计时的重要参考,通常采用计算许用应力得到的机械结构,其刚度足够但设备笨重。针对此问题,建立EP-10000的参数化模型并进行尺寸改动,并利用ANSYS对模型进行受力分析,得到不同尺寸的压力机在100 MN工作状态下的刚度及变形数值。运用多项式拟合优化算法,建立变形和整机长度与宽度、立柱宽度之间的数学模型。得到在100 MN工作状态下,最小变形量为0.89873 mm,此时对应的整机尺寸为6700 mm×4126 mm×11385 mm,立柱宽度为3400 mm,整机减重约7.9%,并且在此尺寸下强度为75 MPa,满足需求。结果表明,该方法可以得到高刚度、轻量化的压力机机身。

数控螺旋压力机用多工位自动喷墨装置结构设计与有限元分析

模具喷涂石墨脱模剂润滑在锻造生产过程中起着关键作用,在多工位数控螺旋压力机自动化生产线中,人工喷涂石墨脱模剂的方式往往会造成喷涂不均匀、喷涂效果差,影响工件脱模,降低生产效率,使锻造自动化生产线运行不畅。结合锻造工艺,设计了一种数控螺旋压力机用多工位自动喷墨装置,由石墨供给和石墨喷涂两部分组成,利用气压传动和PLC控制技术对其进行传动与控制。对该装置进行调试验证并对石墨喷涂部件中的主要受力件万向轮滚轮架进行有限元分析。验证结果证明,该装置能够实现喷墨量与喷墨位置可控,喷墨均匀一致,且结构简单、成本低,可在多工位数控螺旋压力机自动化生产线上进行推广。