锻压机床轻量化研究现状和发展趋势

阐述了锻压机床轻量化实施中存在的关键问题:刚度、强度和动态性能等约束条件的不确定性,液压机动态特性受液压系统影响大,可靠性基础数据的获得和实验存在一定难度,要综合考虑液压管路和电气线缆走线设计等.指出研究中可采用等寿命设计、智能优化算法、多目标优化、可靠性设计、应用新材料新结构等方法提高机床的整体性能,实现机床整体轻量化.提出将动态设计、快速设计、可靠性设计、多目标优化等融于锻压机床轻量化技术是发展趋势.     

FSL1600高速铝箔剪切机组开卷机轻量化设计与研究

以某国产铝箔剪切机组FLS1600为研究对象,对其动力侧和操作侧进行了ABAQUS有限元分析,得到动力侧最大等效应力为196 MPa,最大变形量为8.1～10.0 mm,符合使用要求。根据应力应变云图,确定优化设计的关键零部件区域,利用拓扑优化原理,将圆孔处强度和整体质量作为目标函数进行优化计算,设计新的结构。新产品最大应力为94.7 MPa,最大变形量为16.8 mm,均符合生产要求,且动力侧质量为904 kg,降低了近70%,操作侧质量为602 kg,降低了接近80%,取得了显著的减重效果。     

斜床身卧式车床床身结构轻量化设计研究

文章根据多年来国内外科研工作者在结构设计上的研究成果,对机床支承件结构设计基本流程进行归纳和总结。并以DL32M斜床身式车床床身为研究对象,分别对床身的结构构型与特征尺寸进行优化设计,研究了斜床身卧式车床的床身结构轻量化设计方法,并形成了较为系统的斜床身卧式车床的床身结构轻量化设计方法,该方法对机床支承件结构优化设计具有参考价值和指导意义。     

基于响应面模型的连杆轻量化研究

针对传统优化方法在精度和效率方面存在的不足,提出了基于响应面模型的结构优化方法。以液压滚切剪的连杆机构为研究对象,利用超拉丁试验设计选择合适的设计变量,结合结构有限元分析,在保证刚度、强度的前提下,以连杆的整体质量为目标函数,建立多项式响应面模型,然后利用遗传算法对所建立的模型进行优化求解,得出最佳的参数组合。结果表明,优化后的零件在重量上比原结构减轻了25.41%。证明了该方法的有效性。     

基于优化的金属打包机箱体可靠性分析

针对金属打包机箱体结构轻量化问题,对响应面优化后的打包机箱体进行可靠性分析,提出一种将响应面优化理论与可靠性分析相结合的新方法。采用中心复合设计方法拟合出响应面并通过参数灵敏度分析确定设计变量,在满足箱体的强度、刚度条件下,进行响应面优化,得出打包机箱体的最小质量;再以此为基础重新建立箱体三维模型,并根据打包机箱体的强度、刚度可靠性评价标准,获得优化后箱体结构的可靠度和六西格玛水平。结果表明:优化后的箱体质量减轻了9.11%,箱体的可靠度为97.50%,这不仅提高了箱体的强度和静刚度,还减轻了箱体质量,并保证了箱体的可靠性,为其他大型工程机械的设计提供了新思路。     

制冷用大容量四通阀轻量化设计技术研究

为实现制冷用大容量四通阀轻量化设计,结合四通阀的结构特点及操作工况,建立其极限耐压工况的有限元分析模型,通过耐压爆破强度实验验证了有限元模型及强度分析的正确性。在此基础上采用基于尺寸优化的理论进行四通阀轻量化设计,对优化后的模型再次进行耐压强度仿真分析及实验验证直至满足四通阀耐压强度实验规范。结果表明:轻量化设计后的四通阀结构强度符合规范要求,且应力分布均匀。阀体质量降低了14. 07%,达到减轻质量节约成本、方便空调机组现场安装、改善空调机空间布局等目的。     

基于ICM拓扑优化的加工中心床身轻量化设计

为实现高速卧式加工中心床身的轻量化设计,以床身的质量最小化为目标,提出了基于ICM方法的拓扑优化模型。分别对床身进行了二维、三维拓扑轻量化设计,并对设计结果进行了可制造化处理,给出了床身优化后的仿真模型。基于有限元理论对新床身进行静动态性能分析。结果表明,在新床身具有良好的静动态性能的前提下,新床身比原床身质量减少了13%,实现了加工中心床身的轻量化设计。     

基于拓扑优化的挤压铸造转向节轻量化研究

为了实现汽车车身的轻量化,建立铝合金转向节最大实体模型,运用SIMP插值模型进行多工况拓扑优化,并结合挤压铸造成形要求完成了铝合金转向节的结构优化。研究表明,各工况下转向节所受到的最大应力远小于屈服极限,并且质量较球墨铸铁减少60.9%。经T6热处理后,转向节本体取样的平均抗拉强度为311.03 MPa,屈服强度为252.13 MPa,伸长率为7.45%,力学性能均大于产品的规定值,满足产品性能要求。     

基于轻量化三维产品模型的装配建模技术研究

将装配工艺信息模型包含的数据分为对象信息、约束信息和过程信息三类,对于不同的信息采用不同的模型方式表达.提出了将产品的三维模型先转化成轻量化模型,以轻量化模型为基础进行装配工艺信息建模的方法,并给出了轻量化装配信息模型的整体框架.轻量化的特点和模型信息的完善性,使得该模型完全可以作为装配工艺规划通用装配信息模型来使用.最后通过实例验证了该方法的有效性.     

基于拓扑优化与筋板布局的立柱轻量化设计

为了实现机床立柱结构的轻量化设计,对立柱进行拓扑优化研究,根据拓扑优化的材料分布结果设计了立柱的基本外形。根据立柱的外形特点,对比了5种不同类型筋板形式的单元结构,发现W形式的筋板结构材料消耗较少同时综合力学性能较优。选择W形式的筋板对立柱的外形结构进行布局及尺寸优化,得到了最终的立柱结构形式。对新的立柱结构进行有限元分析,结果表明,新设计立柱结构的质量减轻了8.3%,并且其静、动力学性能得到了不同程度的改善,实现了立柱结构的轻量化设计。     

LB-20单链冷拔管机主链板可靠性设计

对LB-20单链冷拔管机的主链条链板进行了可靠性设计分析。分析表明,在同等条件下,可靠性设计较常规设计链板厚度可减少25%,由此使设备制造成本和生产成本降低。     

基于有限元分析的单立柱堆垛机结构优化与改进

针对单立柱堆垛机结构受力复杂,刚度要求高等特点,文章运用有限元分析方法对单立柱堆垛机进行建模及静力学分析,并对单立柱堆垛机截面尺寸进行优化设计,使优化后立柱刚度提高40%左右,达到了在安全范围内降低了制造成本,提高了堆垛机的工作性能和使用寿命。     

阀门可靠性技术研究现状和展望

阀门在重要系统中的运用对阀门提出高可靠性的要求,相应的可靠性研究显得越来越重要.从阀门的可靠性分析、可靠性设计、可靠性试验和提高可靠性的措施等4个方面总结了阀门可靠性技术研究的现状,分析了阀门可靠性研究存在的问题及其发展趋势.指出阀门失效机制的理论研究、阀门可靠性试验与评估方法的研究和阀门可靠性数据库的建立是今后阀门可靠性研究的重点内容.     

基于响应面法的金属打包机箱体结构轻量化设计

金属打包机是废旧金属回收行业的大型核心工程设备.为了提高金属打包机箱体结构的综合性能以及实现箱体轻量化的目标,提出一种基于响应面法的轻量化设计方法.基于板壳理论和力学模型分析建立危险工况的有限元参数化模型,以墙板厚度等尺寸作为设计变量,以结构强度、刚度和稳定性作为约束条件,并以箱体质量作为目标函数.通过灵敏度分析确定对...     

岩心钻机结构的轻量化优化和光测法强度分析

采用拓扑优化结合目标驱动优化的方法对岩心钻机底座及给进机身进行了轻量化设计,使底座和给进机身质量分别降低了15. 44%、26. 18%,且应力分布更加均匀,材料利用率大幅提高。并采用数字散斑相关法对给进机身动态应变进行了测量,验证其强度满足设计要求,同时获得机身的振动频率为13 Hz,为整机动态设计提供了参考。     

基于APDL的数控钻床床身的轻量化设计与研究

采用APDL参数化设计语言建立床身的有限元模型,进行有限元分析;然后在床身原来强度和刚度不变的前提下对其进行轻量设计,结果表明:经轻量化设计后,床身的应力分布趋于更加合理,重量下降了15.26％,且与立柱接触面的最大变形差从原来的0.016942mm减小到0.014873mm,减小了接触面的倾覆角,提高了机床的加工精度.     

机床结构件轻量化设计的研究现状与进展

随着高速加工技术的发展,机床结构件的轻量化成为保证加工精度和高速度的必然要求.现多集中于结构件的筋板设计,如优化结构参数、改进结构形式和替换传统材料等,并广泛采用计算机仿真建模、分析软件.此外,轻质高效的生物结构也逐渐被应用于机床结构件的仿生设计、改进中,并取得了一定的轻量化效果,为一般机械结构的轻量化设计提供了参考.     

J455低压铸造机可靠性改进设计

从J45 5低压铸造机的改进设计 ,论述提高低压铸造机工作可靠性的途径     

基于正交试验的工业机器人机械臂的结构优化和轻量化

以ER20-C10六自由度工业机器人的大臂为研究对象,针对其质量轻、强度高、动态特性好的需求现状,在保证大臂现有功能的基础上,采用正交试验设计对大臂的最优结构进行研究,通过多次正交试验,将各个影响因素的取值范围不断缩小,最终确认最优的大臂结构.采用ANSA软件对优化后的大臂进行几何清理和网格划分;采用solidThin...     

机械多体系统运动功能可靠性研究

机械多体系统都存在不确定性问题,设计公差、装配误差、环境温度、摩擦磨损等因素使得机械系统具有不确定性.故机械多体系统的动力学响应也具有不确定性,因此有必要在系统建模时考虑不确定性参数因素的影响.文章提出采用机械多体系统运动功能可靠性的概念对动力学响应进行可靠性评价.机械多体系统运动功能可靠性定义为机械系统的某些关键部件的运动学参量满足预定容许范围的概率,这些参量包括位置、方向、速度、加速度等.文章还给出了常用运动功能可靠性的定义与计算方法.运动功能可靠性可用于评价机械系统的运动精度和实现特定运动功能的能力,并有助于指导机械系统的结构设计与优化.