J75G-200闭式高速压力机结构有限元分析及改进设计

集团长期致力于压力机的开发与研究。主要产品有J75G系列闭式双电高速精密压力机；SHC系列三圆导柱高速精密压力机 ；P2H系列闭式双点高速精密压力机等。并且介绍了压力机的工作原理，和受力情况。长期以来，扬力集团致力于冲、剪、折、激光等各类中高端金属板材设备的开发研制，实施以“品牌、品质、品位”为一体的“三品”战略，打造技术一流的职工团队，创造国内领先的产品品牌，产品广泛应用于航空、汽车、家电、五金、造币等生产领域，并远销欧美、东南亚等几十个国家和地区。随着全球经济一体化步伐的加快，今天的扬力人正将目光聚焦世界，不惜重金引进技术、引进人才、扩大投入，瞄准国际一流水平，加大产品与产业结构调整力度，努力实施从“数量扩张型”到“技术创新型”、“质量增长型”和“服务推进型”转变，以“务实、创新、卓越”的精神风范和“创新转型、扬力快行”的发展思路投身“十二五”高端制造的浪潮之中，向着百亿企业、百年扬力的目标昂然迈进。

总结这次参观的感想，我学习了不少机械领域以往所不知道的知识，了解了我们国家机械现状和最新进展情况，还对机械领域的人才需求有了较为系统的了解。也是对以前所学知识的一个初审，从这次参观中，让我深刻的体会到了，自身知识的缺乏，和对现代工业的无知，对于先进技术的不了解，跟不上社会发展的步子，自己仍然停留在“原始社会”。现代高科技化的生产运作，已经是随处可见，然而我们却从来没有真正的体验过。从这次的经历中，让我明白了只有实践才能让我们提高，学习书本的知识，是为了在实践中运用，在从中体会总结经验，提高自身技能和实战经验。我必须加强专业知识和实践的结合，以使自己将来进入公司能尽快的适应公司，适应社会。为整个机械行业，为整个社会做出自己的一份贡献。为未来做好充分的准备，才能立足于这个竞争激励的社会！

中文摘要

有限元分析和结构优化等CAE技术的应用，对于缩短产品开发周期，提高产品质量，降低制造成本，增强企业竞争力具有重要意义。本论文以压力机机身为研究对象，利用有限元分析软件ANSYS作为分析工具，进行有结构静态分析、结构优化设计以及模态分析。

首先，采用四面体实体单元建立机身的三维有限元模型，对压力机机身结构和受力特点进行分析，确定其载荷分布和约束，分析计算有限元模型，得到机身的应力与应变分布规律。校核机身部件的强度和刚度，并且根据分析的结果进行结构优化设计,通过较传统的人工优化找出了比较合理的结构，用加厚材料来矫正变形量过大的问题，用去除受力或变形小区域的材料来减轻质量等。

其次，运用ANSYS Workbench进行模态分析，分析其固有频率以及对应的振型。了解该压力机的模态特征和动态特征，为结构的动态设计和改进提供了理论依据和基础。

最后，对论文的研究内容进行了总结和展望。

关键词：压力机，有限元分析，优化设计，模态分析

I

Abstract

The application of finite element analysis and structure optimization of CAE technology, to shorten the product development cycle, improve product quality, reduce manufacturing cost, is of great significance to enhance the competitiveness of enterprises. The press frame as the research object, using finite element analysis software ANSYS as the analysis tool, a structural static analysis and modal analysis, structure optimization design.

First of all，to establish a three-dimensional finite element model of the frame using tetrahedron solid element, the press frame structure and force characteristics of the analysis, to determine the load distribution and constraints, calculation and analysis of finite element model, to get the stress and strain distribution. Check the strength and stiffness of body parts, and the structure optimization design based on the analysis of the results, a reasonable structure has been found by artificial optimization than traditional, with thicker materials to correct excessive deformation problem, remove stress or deformation small region of the material to reduce quality etc..

Secondly, the use of ANSYS Workbench analysis of modal analysis, the natural frequency and the corresponding vibration mode. Understand the modal characteristics of the press and the dynamic characteristic, has provided the theory basis and the foundation for dynamic design and structure improvement.

Finally, the research contents of the thesis are summarized and prospects.

Keywords: Press, finite element analysis, optimization design, modal analysis

目录

II

中文摘要 ............................................................................................................................ I Abstract ............................................................................................................................ II 第一章 绪论 .................................................................................................................... 1

1.1 国内外压力机发展状况 ........................................................................................ 1

1.1.1国外压力机发展状况 ................................................................................... 1 1.1.2国内压力机发展状况 ................................................................................... 1 1.2 有限元分析方法 .................................................................................................... 2

1.2.1 有限元理论 .................................................................................................. 2 1.2.2 有限元分析软件的简介 .............................................................................. 3 1.2.3 机身结构设计中的有限元运用 .................................................................. 4 1.3 课题来源及选题的目的和意义 ............................................................................ 4

1.3.1 课题来源 ...................................................................................................... 4 1.3.2 选题的目的和意义 ...................................................................................... 4 1.3.3 课题研究的内容和解决的问题 .................................................................. 5

第二章 压力机机身的静态分析 ............................................................................... 7

2.1 机身简介 ................................................................................................................ 7

2.2.1 单元类型的选择 .......................................................................................... 8 2.2.2 网络的划分 .................................................................................................. 9 2.2.3 边界条件的施加 ........................................................................................ 10 2.2.4 材料特性 ..................................................................................................... 11 2.3 计算结果分析 ....................................................................................................... 11

2.3.1 应力和变形要求 ......................................................................................... 11 2.3.2 应力和变形图形显示 ................................................................................ 12 2.3.3 应力分析 .................................................................................................... 15 2.3.4 变形分析 .................................................................................................... 15 2.4 本章小结 ............................................................................................................ 15

第三章 机身结构的改进 ........................................................................................... 16

3.1 优化分析 .............................................................................................................. 16

III