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2021年数控折弯机总结与展望
发布时间:2021-02-10 08:30浏览次数:

总结

 
由于国民经济的持续增长,国内钣金机床的市场需求也逐渐繁荣,对于各大钣金机床企业来说面临着巨大的机遇。当然,机遇和挑战同时并存,激烈的市场竞争对企业产品的设计水平提出了越来越高的要求,迫切需要企业不断创新,开发新的产品,CAE 技术特别是有限元方法的应用,能够有效提高产品的性能和质量,使得设计人员能够在制作样品之前预测产品的机械性能,从而加快产品开发的步伐,缩短产品的上市时间,降低产品的开发费用和生产成本, 提高企业在国际市场上的竞争力。
本文的主要工作是在完成江苏富力数控机床研究所 MB8-250×3200 型数控折弯机有限元分析研究项目的基础上,应用 ANSYS 软件,对大型焊接构件进行了静态有限元分析、结构尺寸优化、模态和接触分析,得出以下结论:
1. 静态有限元分析:
1) 对机架的静态有限元分析表明:机身的前上方油缸处变形较大,在侧板喉口处的局部应力值较大,是影响折弯机使用寿命以及工作精度的主要原因。
2) 对于滑块的静态有限元分析表明:滑块的刚度和强度足够,但余量并不是很大。对于三种工作载荷,全长受载的工作条件最好,其次是偏载的工况, 中间载荷是最恶劣的工况,在实际生产中应尽量避免该工况。
3) 对于工作台的静态有限元分析表明:工作台的强度足够,仅仅在焊接约束的位置应力值较大,在其余部位的应力值较小。对于三种工作载荷,全长受载的工作条件最好,其次是偏载的工况,中间载荷是最恶劣的工况,在实际生产中应尽量避免该工况。
2. 优化分析及结构改进:
1) 对机身进行了形状尺寸优化,在机身的局部应力集中的喉口区域,通过增大过渡圆角半径以及增加 C 型加强筋,能使得该区域的应力值和机身的整体最大变形明显降低。在保证机身强度和刚度的前提下,将侧板的宽度减少250mm,使机身的重量减轻了 700kg,降低了生产成本。
2) 通过对补偿油缸的位置优化分析,得知当两侧补偿油缸与中间的补偿油缸水平间距为 700mm,垂直距离为 100mm 时,工作台的变形曲线能够较好的拟合滑块的变形曲线,进一步提高了折弯精度。

 
 
3. 模态分析:
利用 ANSYS 对机身进行模态分析,用 Lanczos 方法求出优化前后机身的前十阶固有频率以及振型,并进行比较,得知优化后机身低阶频率有所增大,提高了机身的动态特性。
4. 接触分析:
通过静态分析和接触分析结果的比较,得知接触分析更能模拟折弯机的工作状况,得到的数据也更为精确,并且提供了一些静态分析误差的依据,可见用接触分析来进行状态非线性分析是一种很有效的方法。
 

 展望

 
数控折弯机的结构分析和优化是一个涉及范围很广的研究课题,本文主要围绕某一具体型号数控折弯机进行了探索,但在一些方面有待于进一步研究。
1. 本文对折弯机的有限元分析和优化分析的结果,为折弯机的新品开发和老产品的改进提供了详实的参考数据,且计算的数据得到了企业工程师的认可, 但是由于各种条件的限制,与分析计算对照的现场实验没有进行,因此对于本文分析和优化的结果仍需要进行进一步的实验证实。
2. 本文在对机身进行优化的时候是以机身体积最小作为目标函数,主要是以结构的静强度和静刚度作为约束条件的,从产品设计的实际需求来说,建立以机身的动态应力和刚度为约束条件的系统动态优化应该成为今后研究的一个重要方向。
3. 本文对机床机身的有限元分析主要是从结构分析的角度考虑的,现代制造业在满足制造质量的同时应该考虑对环境的影响,所以,机身的减振和降噪问题有待于进一步研究。


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