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液压机是利用液体传动技术进行加工的重要压力加工设备。传统的设计方法存在设计周期长、结构冗余、成本高、缺乏对结果的验证等诸多弊端。面对日益激烈的市场竞争,企业迫切地需要了解液压机的静力学应力应变分布规律,并在此基础上对液压机的结构进行优化。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。本文所采用的有限元分析技术是解决上述问题的理想方法。
本文介绍了液压机的工作原理、结构特点、设计方法及适用范围、有限单元法和结构优化的理论和方法、国内外液压机传统设计及有限元分析研究和应用现状。以XP2G-315压装校正液压机为研究对象,提出了液压机部件静态有限元分析和结构优化的思路,针对机身侧板等重要部件进行静态有限元分析,得到了应力应变分布云图。根据有限元分析结果,对液压机机身进行结构改进和优化。
本论文首先在确定了液压机初步设计方案后,采用传统理论方法对徐州三缘锻压设备股份有限公司生产的XP2G-315压装校正液压机机身进行了强度和刚度计算,然后采用Solid95实体单元建立机身的有限元模型并进行了计算,对机身的变形大小和应力分布进行分析,从而定量确定机身的薄弱环节,并分别将材料力学和有限元两种方法计算的机身变形及受力情况进行分析,得出两种计算结果基本一致的结论。
通过机身各部分结构对机身应力和变形的影响分析,指出喉口处等危险截面应力应变的规律,根据分析结果和该截面优化,提出了基于静态结构性能计算的机身优化方案。
本文关于液压机有限元分析以及结构优化的研究工作,其分析思路和方法有较大的通用性和工程实践价值,并在徐州三缘锻压设备股份有限公司的“XP2G-315压装校正液压机结构优化设计”项目中取得了显著的工程价值和经济效益。