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。     

闭式双点框架式机械压力机机身结构的拓扑-几何优化设计

以APE400闭式双点整体框架式压力机为对象,针对质量占比大且承载关键的机身底座和立柱,开展面向制造的机身结构拓扑-几何参数优化研究。分析了原压力机机身结构的静力学性能,明确了下模具与底座固定和滑动摩擦接触两种连接方式对其变形的影响,后者台面变形要大于前者,采用滑动摩擦接触模拟验证机身结构更为保守且更贴近实际。而后,采用变密度拓扑优化方法,分别获得了支撑模具的底座、机身侧立柱的材料拓扑构成,并根据实际板焊接制造工艺,建立了机身新型结构的参数化模型。最后,采用响应面优化方法进行几何参数寻优,对比了优化模型与原机型的性能指标。结果表明,当模具上台面变形差值在0.19 mm时能实现减重3130 kg,而与原机型的变形差值相同(0.26 mm)时能减重3803 kg,减重比达到18.46%,结构轻量化效果非常显著。     

开式压力机机身瞬态响应分析与优化

以某压力机机身为分析对象,运用有限元分析软件、采用FULL法对其进行瞬态计算,并对结果进行分析,获得该类机器在动态力作用下的工作特性.运用有限元分析软件、采用退化原理对机身进行拓扑优化计算,根据动态计算结果和拓扑优化分析结果对结构进行优化设计.仿真结果表明:改进后的结构在保证机身刚度的基础上质量减轻5%且应力分布更均匀.     

基于图论的船用柴油机机身关键孔系加工装夹方案优化

为解决大型薄壁框架件生产效率低、机身加工过程中翻转次数过多而导致精度难以保证等问题,提出基于图论的船用柴油机关键孔系加工装夹方案优化方法.分析柴油机机身关键孔系的加工特征,并确定其加工方案;采用VERICUT软件对整个加工流程进行仿真,并设计一种考虑约束条件的基于图论法的机身装夹路径优化方案;以某型号柴油机机身为对象进...     

基于OptiStruct的闭式压力机组合机身的拓扑优化

通过拓扑优化寻找机身材料的合理布置,以闭式压力机组合机身为研究对象,利用SolidWorks建立机身的三维模型,然后导入到HyperMesh中,建立有限元分析模型。采用变密度法,以静力学分析为基础,定义材料的密度为设计变量,设置不同的约束条件和目标函数,通过Opti Struct求解器对机身进行拓扑优化。通过对比两种方案的优化结果,改进机身的结构,并对优化后的模型进行静力学和模态分析,验证了优化后的压力机机身符合实际使用要求。优化后压力机机身重量减少7.6%,实现了机身的轻量化,节约了成本,提高了企业的竞争力。     

T30数控转塔冲床的优化设计

采用有限元方法对T30数控转塔冲床机身的强度、刚度和自身模态做了计算分析,在此基础上,对机身进行了优化设计.优化机身比原机身节约材料20％左右,在有效降低生产成本的同时,也为冲床的合理设计提供了借鉴.     

重型立式车床工作台筋板优化设计

为提升车床的静动态特性,提出一种新的筋板设计方法.该方法结合了拓扑优化以及尺寸优化,以变密度拓扑优化方法为基础,构建工作台模型;按照建立的优化模型,对筋板结构、布局进行全面规划设计;对新设计结构进行仿真和试验.结果表明:工作台底座的1阶固有频率提高了7.59％,质量减少了8.73％;前3阶固有频率增加了约8％,验证了该...     

THP34Y-2000液压机机架结构优化

研究THP34Y-2000液压机机身的结构特点及设计方法,提出利用结构优化设计方法对液压机机身进行了结构优化设计[1].通过利用Pro/E软件对该液压机机身框架进行建模,并采用有限元分析模拟软件ANSYS对该液压机机身框架刚度和强度进行模拟分析,根据实际要求,限制相应自由度,加载计算,得出结构的应力和变形的分布.研究在满载工况下液压机机身模型各节点处的应力和变形的分布情况,并以此为基础进行了结构优化改进,提出了优化方案并进行优化计算.通过比较研究了机身结构对机身强度和刚度的影响,为框架式液压机机身结构的优化设计奠定了基础.优化设计后,改善了液压机机身的动态特性,减小了机身质量.得到了满意的结果.     

开式机械压力机机身校核与优化模块的开发

开式机械压力机机身为悬臂梁结构,强度、刚度较差且校核计算复杂。实际设计中通常采用有限元法进行运算,工作量大、耗时长,尤其是对于设计需要进行反复修改和优化计算的情况下。首先对机身的强度、刚度计算和优化的基本要素进行了分析,其次介绍了机身校核与优化模块的开发过程,最后以实例验证了该模块的有效性。结果表明,所开发的模块能有效地实现对机身的校核和优化,可极大地提高机身设计效率、缩短产品的开发周期。     

基于最优拓扑概念构型的压力机机身精度优化

为提高压力机的结构刚度、保证压力机机身在工作状态下的精度，以JH31-250压力机为研究对象，探索压力机机身结构的优化设计方法。采用Abaqus软件对压力机机身进行结构模态与静强度分析，并运用拓扑优化技术对机身结构进行概念构型寻优，据此选定两侧壁支撑结构作为设计域进行构型和尺寸优化。以规整后机身筋板结构的几何尺寸为优化参数、以工作台与机身曲轴支撑孔间的相对位移为优化目标，建立响应面模型，结合粒子群算法进行模型寻优，获取最优的结构几何参数，最终实现对压力机机身结构的优化设计。优化结果表明：优化前压力机机身内侧及方孔前侧存在明显的应力集中现象，优化后机身结构的等效应力与总位移均有所下降，工作台与支撑孔间的相对位移为0.2548 mm,变形量下降了40.03%,机身工作精度得到提高。对优化后机身结构进行动力学分析验证，发现在多种工作激振源频率下，优化后压力机结构不会发生共振现象，满足使用要求。研究结构可为同类型产品结构优化提供参考。