JS-500精整压力机机身结构有限元分析及改进设计

身 结构 有限元分析及改进设计 专 业： 学 生： 指导教师： 完成日期： 毕业设计（论文）前期工作材料 学生姓名： 学号： 系 部： 专 业： 设计（论文）题目： 整压力机机身结构 有限元分析及改进设计 指导老师： 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备注 1 毕业设计（论文）选题、审题表 1 2 毕业设计（论文）任务书 1 3 毕业设计（论文）实习调研报告 1 4 毕业设计（论文）开题报告（含 文献综述） 1 5 毕业设计（论文）外文资料翻译（含原文） 1 6 毕业设计（论文）中期检查表 1 年 月 日 毕业设计（论文）选题、审题表 学 院 选 题 教 师 姓名 专 业 专业技术 职务 申报课题名称 整 压力机 机身 结构有限元分析及改进设计 课题性质 课题来源 A B C D 课题简介 本课题 来源于扬州捷迈锻压机械有限公司。 整 压力机为国内首创半开、半闭式压力机， 整 压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品 ,专门用于锻压汽车零部件而生产的， 适于薄板的冲载、成形、弯曲、校正、拉深和整形等各种冷冲压工艺 。 要求我们运用有限元分析技术，对 整压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究 ,为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依据，增强其产品在市场的竞争力。 本课题的目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识，训练学生综合 运用所学知识分析和解决工程中的实际问题的能力；培养学生调查研究以及资料、信息获取和分析的能力；培养学生在设计过程中使用计算机的能力；培养学生撰写论文的能力；培养学生创新能力和创新精神。 通过本课题的研究，使学生能够掌握有限元建模、边界条件的确定、载荷模拟及结构应力应变场的分析及优化设计等现代设计方法。 设计（论文） 要 求 （包括应具备的条件） 技术要求： (1) 要求校核 整 压力机在承载条件下的刚度和强度； (2) 要求在保证液压机强度和刚度的条件下对液压机主要部件进行优化设计； (3) 分析液压机的模态，并对 液压机的工作状况进行评估。 具备条件 ： (1) 机房提供学生完成课题所需计算机和有限元分析软件 (2) 扬州大学图书馆提供学生所需资料。 课题预计 工作量大小 大 适中 小 课题预计 难易程度 难 一般 易 所在专业审定意见： 负责人（签名）： 年 月 日 院主管领导意见： 签名： 年 月 日 毕业设计（论文）任务书 系 部： 专 业： 学生姓名： 学号： 毕业（论文）题目： 整 压力机 机身 结构 有限元分析及改进设计 起 迄 日 期： 设计（论文 ）地点： 指 导 老 师： 专 业 负 责 人： 发任务书日期： 毕业设计（论文）任务书 1、本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 本课题来源于扬州捷迈锻压机械有限公司。 整 压力机为国内首创半开、半闭式压力机， 整 压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品 ,专门用于锻压汽车零部件而生产的， 适于薄板的冲载、成形、弯曲、校正、拉深和整形等各种冷冲压工艺 。 要求我们运用有限元分析技术，对 整 压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究 ,为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依据，增强其产品在市场的竞争力。 本课题的目的在于巩固和扩大学生在校期间所学的基础知识和专业知识， 训练学生综合运用所学知识分析和解决工程中的实际问题的能力；培养学生调查研究以及资料、信息获取和分析的能力；培养学生在设计过程中使用计算机的能力；培养学生撰写论文的能力；培养学生创新能力和创新精神。 通过本课题的研究，使学生能够掌握有限元建模、边界条件的确定、载荷模拟及结构应力应变场的分析及优化设计等现代设计方法。 2、本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 务内容 要求运用有限元分析软件 整 压力机 进行有结构静态分析、模态分析以及结构优 化设计。利用静态有限元分析，校核液压机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以达到降低生产成本，提高经济效益。模态分析可以求出机身振动的固有频率以及相应的振型，分析各种振型对液压机工作状态的影响。这对于了解液压机现有结构的力学特性以及进而改善其结构有重要的意义，为液压机的设计提供了理论和现实依据。主要任务内容有： （ 1） 对 整 压力机 机身结构 进行三维实体建模 ； （ 2） 了解 整 压力机 工作性质和工作状态 ；对其进行工作载荷分析，确定边界条件及加载方案； （ 3） 划分网格，进行有限元结构静态分 析，求出机身的应力和应变分布规律， 评价载荷对压力机工作性能的影响； （ 4） 对 机身 模型进行 自由 模态分析，求解 机身 固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作状况的影响。 （这项选做 ） ； （ 5） 根据分析结果，在应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案。 始条件及数据 该设备的主要参数如下 : 型 号 : 公 称 压 力 : 5000 公 称压行程： 8 滑块行程长度： 300 滑块行程次数： 30； 工件台面尺寸： 前后方向 1100； 左右方向 1200； 工件台面板厚： 200； 机身材料是 度 37800 ； 其他数据（材料等）见图纸。 术要求 (4) 要求校核 整 压力机 在承载条件下的刚度和强度。 (5) 要求在保证液压机强度和刚度的条件下对液压机主要部件进行优化设计。 （ 3） 分析液压机的模态，并对液压机的工作状况进行评估。 作要求 （ 1） 在深刻领会任务内容及要求的基础上， 查找相关的文献资料。（ 20 篇以上，除了教师已列出的文献），通过查阅文献资料认真研究原始材料，写出开题报告； （ 2） 进行理论学习、上机操作、数据处理、分析总结、整理资料，完成与任务书要求相应的工作，并撰写成毕业论文，独立完成毕业设计的各项工作； （ 3） 毕业论文或设计说明书需符合规范化要求，即：由中外文题名、目录、中外文摘要、引言（前言）、正文、结论、谢辞、参考文献和附录组成，中文摘要在 400 汉字左右，外文摘要在 250 个实词左右，中文题名字数一般不超过 20 个，设计说明书、论文或软件说明书的总字数在 万汉字； （ 4） 完成英 译中资料一份； （ 5） 毕业设计必须按时按量在规定的地点认真完成。 毕业设计（论文）任务书 3、对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括毕业设计论文、 图表、实物样品等）： （ 1） 完成实习调研报告和开题报告； （ 2） 完成本课题规定的设计图纸一份； （ 3） 完成按本任务书第二项内容所述要求撰写研究论文 一篇 ，篇幅不少于 2 万字；。 （ 4） 完成英译中资料一份， 不少于 5000 字符 。 4、主要参考文献： 1 梁森 D:硕士学位论文 . 山东：山 东工业大学机械系， 2001. 2 雷小宝 D： 硕士学位论文 肥工业大学， 2007. 3 张祖芳 D:硕士学位论文 南大学， 2004. 4 周平 D:硕士学位论文 京理工大学，2007. 5 江克斌 , 屠义强 , 邵飞 现 . 北京 : 国防工业出社 . 6 高耀东 , 郭嘉平 械工程应用 25 例 . 7 刘茜，董正身，基于 C 型液压机机身有限元分析，机械设计与制造， 2006，10018 刘强，付文智，李明哲 塑性工程学报 0(5) 9 傅志方，华宏星 上海 :上海交通大学出版社 ,2000 10 张洪武有限元分析与 术基础 M北京：清华大学出版社， 2004 11 傅永华有限元分析基础 M武汉：武汉大学出版社 ,2003 8 12 侯晓望 , 童水光 . 基于有限元分析的液压机结构优化 J. 浙江大学学报 , 2005, 4: 4613 尚晓江 , 邱峰 构有限元高级分析方法与 范例应用，北京 :中国水利水电出版社 ,2008 14 王文玷，田保杰 科技论文写作与发表 北京：国防工业出版社 . 15 尚晓江等 . 构有限元高级分析方法与范例应用 16 章争荣，孙友松等，开式数控回转头压力机机身结构及其对刚度的影响，锻压机械，2001， 3 17 钟志华，周彦伟 . 现代设计方法 18 雷小燕 中国铁道出版社 0 19 龚曙光 础应用及范例解析 毕业设计（论文）任 务书 5、本毕业设计（论文）课题工作进度计划 起止日期 工 作 内 容 第 1： 第 3： 第 5： 第 8： 第 11 3 周： 第 14： 收集阅读与课题有关的中英文资料 15 篇； 翻译英文资料 ； 毕业实习，并完成实习报告； 调查研究、分析课题，提交开题报告； 有限元软件（ 作练习； 对压力机机身进行有限元建模研究； 结构分析，有限元计算，数据处理； 给出优化方案及分析结果； 撰写毕业论文； 对所做工作进行总结、分析、做 备毕业答辩 。 所 在专业审核意见： 负责人： 年 月 日 学院意见： 院长： 年 月 日 实习调研报告 参观扬力集团 由于毕业设计的需要，学长组织我们参观实习了扬力集团，作为毕业设计的一个项目，是我们机械专业的学生学习的不可分割的一部分。通过实际的样例再联系平时我们课本所学的知识，两者有机结合，增强我们的社会实践能力。 江苏扬力集团位于江苏省扬州市邗江区霍桥镇，创建于 1954 年，是一家长期致力于锻压机械与数控机床的研制、生产与销售的企业集 团，集团是以江苏扬力锻压机床有限公司为母公司成立的，其控股子公司为：江苏富力数控机床有限公司、江苏国力锻压机床有限公司、江苏扬力铸锻有限公司、江苏扬力坚城锻压机床有限公司、江苏扬力模具有限公司等 5 家中外合资、股份公司、全资公司。目前扬力集团已成为国内生产压力机数量最大、品种最多、规格最全的企业，中国锻压机床行业的龙头企业，现价工业总产值和销售量在全国锻压行业排名第一， 2008 元。 集团注册资本总额为 5380 万元，占地面积 1800 亩，固定资产总值 元，现有员工 4000 多人，分布 在扬州经济开发区，邗江经济开发区、扬州南郊霍桥镇、扬州东郊湾头镇。规模化、现代化的生产形式奠定了扬力集团坚实的发展基础。 集团长期致力于板材加工机械的研发、生产和销售，拥有雄厚的科研力量和先进的生产设备。集团母公司致力于压力机的研发、生产，其主要产品有： 10 余个系列 300 多个品种的高、中、普档压力机；产品均可方便配接开卷、校 平和自动送料等冲压周边设备，组成单机自动化生产线。亦可配接机械手组成多机自动化联线。 江苏富力数控机床有限公司致力于数控机床的研制开发，其主要产品有： 列数控转塔冲床； 列数控闸式剪板机； 列数控折弯机。江苏国力锻压机床有限公司致力于普通型和经济型数控剪板机、折弯机的研发生产，其主要产品有： 列液压摆式剪板机； 列经济型数控液压板料折弯机； 列经济型数控液压摆式剪板机。江苏扬力坚城锻压机床有限公司主要致力于大型和重型压力机的研制、 生产。江苏扬力铸锻有限公司主要致力于各种铸铁、铸钢、铸铜及其它有色金属的铸造。江苏扬力模具有限公司主要致力于各种模具的设计和生产，具有设计生产塑料模具、大型金属模具、级进模具、汽车模具等各种复杂模具的能力。 知识化、年轻化的员工队伍，造就了扬力强大的研发能力和产品创新能力。公司可随时根据客户要求定制、改制特殊用途的各类专用压力机、数控冲剪折等机 床。 标准化、全优化的质量控制，确保了我们的产品质量。公司先后荣获国家高新技术企业、江苏省高新技术企业、江苏省产品质量免检企业、江苏省高新技术企业、江苏省名牌产 品、江苏省重点保护产品等等称号，并于 1998 年通过了 001 质量体系认证。 一体化、终端化的售后服务，解除了用户的后顾之忧。公司先后在苏州、上海、安徽、浙江、广州、深圳、天津及苏中地区建立了八个较为完善的，集售前、售中、售后服务于一体的分公司和五十七个子公司、办事处，产品销售遍布大江南北，并出口到东南亚、欧美等各国。 经营企业等于经营人生，扬力人意气风发、满怀豪情地将目光聚焦世界，并定下了第十一个五年计划期间的宏伟蓝图：积极响应市政府近期提出的 再干三五年，实现新跨越 号召，积极参与政府多形式 、多渠道、多元化的招商引资，争创扬州工业第一方略中的先行企业，在优化、提升现有产品品质的基础上，专项开发制造超大型、高性能、柔性化、全自动压力机生产线及高品质数控系列产品，并大力引进行业精英人才，力争用五年左右的时间实现年销售 30 亿元，使扬力成为国际级压力机生产基地和集散中心，并跻身世界压力机生产企业前三强！ 由于我们的课题是关于压力机的部分，所以我们主要参观了压力机装配车间，通过学长的介绍，我们了解了在完善现代企业制度的进程中，杨力集团凸显出生产规模化、发展专业化、管理规范化、营销网络化、研发系列化、产 权自主化、服务优质化、员工知识化的特点，并通过管理求新、技术创新、设备更新，以及集品种、品质、品位于一体的 “ 三品战略 ” ，赢得了科技优势、质量优势和市场优势。并且先后获 “ 江苏省百强重点高新技企业 ” “ 国家重点高新技术企业 ” “ 国家级邗江数控金属板材加工机械产业基地骨干企业 ” 和 “ 中国机械 500 强 ” 等称号， “ 扬力 ” 商标也被评为中国驰名商标。 在此次参观实习中，学长重点跟我们讲解了压力机的几种类别。压力机主要工作原理就是曲柄滑块，利用偏心杆的偏心距离达到滑块上下移动的目的。滑块移动的距离正好就是二倍的偏心距离。 压力 机主要有单辗压力机和双辗压力机，据说还有多辗压力机我们没有见到。压力机工作时由电机带动飞轮，再带动齿轮，而齿轮带动偏心杆的转动，从而使压力机工作。 一般单辗压力机体形较小，多为轻量级的压力机，而双辗压力机吨位较大。双辗的工作主要区别在同步保证两杆的运动，一般有两种方法：（ 1）两个偏心杆的中间放置两个紧密咬合的齿轮（ 2）两个偏心杆的外端各放置一个小齿轮，在其上面放置一个连有两个小齿轮的连杆，使四个齿轮两两咬合。压力机又可分为开式和闭式，两者各有优劣，开式压力机视野好，便于送料，易于操作，但可能会压开出来，影 响 精度。闭式压力机精度高，但不便于操作。 同时 ,学长还告诉我们在德国等工业发达国家，已经使用技术更高的双电机压力机了，可以支持更大吨位的工作。一方面由于技术的原因，我国无法制造出双电机压力机。另一方面，因为造价太高的原因，我国大部分企业不愿意花巨资购买。所以依旧普遍在使用单个电机的压力机，这也是我们国家工业落后的地方。 通过这次的参观实习，我进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补了实际工作中不足的一部分，同时也了解了一些机械行业的现状，可惜因为不能动手实际操作。通过此次实习将原本书本上抽象的知识变得鲜活起来，了 解了机械专业在机械行业上的具体应用。为毕业设计打好了基础，学到了很多自己以前不懂的知识。 同时了解的机械行业在我国的发展地位，意识到机械行业在我国的发展趋势。我们必须加强实际的应用学习，以使自己将来步入社会能尽快的适应工作。为我国的机械行业添砖加瓦。 毕业设计（论文）开题报告 学 生 姓 名： 学号： 专 业： 设计（论文）题目： 整压力机 机身 结构 有限元分析及改进设计 指 导 老 师： 年 月 日 毕业设计（论文）开题报告 1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每 人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 题研究的目的和意义 力机的概述 压力机是一种通用性设备，可以广泛的应用于粉末、陶瓷、橡胶、磁材、金属、复合材料等的压力成型以及各种机械、汽车装配线上零部件的压装等工作。 但长期以来我国压力机的设计和制造水平比较低，存在着其压力、位置等参数的控制基本上还是手动或模拟量的调整，自动化水平低，压机间及压机与上位机间无法进行通讯，液压回路控制简单，床身结构为经验设计等缺点，无法满足高精度压装制造业的需求，与金属切削设备相比，其伺服化、数字化 的开发进程落后数十年。特别是近年来，我国汽车工业正以前所未有的速度发展，从而带动着整个制造业的振兴，而在各种汽车零部件的制造和装配过程中离不开压力机械的使用，压力机的市场需求在逐年增加，同时旧的压力机也随着产品技术要求的提高而需要更新。 因此，该机的研制成功与大量使用对于提高压装质量及降低操作者的劳动强度将起到重要的作用。也必将对于提升我国压力机的装备水平及至整个国民制造业有着深远的意义 1。 机械压力机是利用曲柄滑块机构将电动机的旋转运动转变为滑块的直线往复运动对坯料进行成形加工的锻压设备。能进行各种冲 压工艺以直接生成半成品或成品 2。在所有的锻压设备中，机械压力机所占比例高达 80%以上 3。 精整压力机是一种精密、高速、高效的精密整形拉深压力机，设备采用六连杆机构并进行了优化设计，使该设备既具有类似于液压机的运动特性曲线，又具有较快的行程次数 4。 内外压力机的发展 目前我国压力机机身的设计至今大多沿用经验、类比的传统设计方法，设计出的床身不仅性能差，结构笨重，速度、精度提不高，而且设计周期长，制造成本高，更新换代慢，这些问题使得国产压力机在高档次压力机领域内无法与国外压力机相抗衡。 随着中国加入 国的机床制造企业的形势将变得更加严峻，并面临更为强大的竞争对手，为此，中国的压力机制造企业必须改变原有的传统设计方法，以先进的设计制造手段作为技术支撑，来提高我国压力机的设计与制造水平，在新的市场环境中积极参与竞争。随着 术的日益普及和应用，有限元方法等现代结构分析方法已为工程技术设计人员广为认识和发展，在机床设计中得到广泛的应用，并取得了显著的技术经济效益 5。 自改革开放以来，我国国民经济得到了稳定高速的发展，液压技术已广泛应用在冶金、工业设备、汽车、工程机 械、船舶、飞机、润滑系统等各个领域 6。 近年来，由于我国国民经济的飞速发展，各行各业对压力机特别是新型压力机的需求越来越多，国内国际市场竞争非常激烈。世界许多压力机生产厂家都把精力集中在开发高速度、高精度的压力机上。我国目前对压力机机身的设计长期以来还沿用经验、类比的传统设计方法，设计出的床身不仅性能差，结构笨重，速度、精度提不高，而且设计周期长，制造成本高，更新换代慢，这些问题使得国产压力机在高档次压力机领域内无法与国外压力机相抗衡。随着电子技术、计算机技术与机床分析技术的结合，要求我们引入现代设计理 念与手段，利用有限元法进行静态、动态特征的计算，对新型压力机机身作全面的分析优化。同时，对压力机的优化方法进行探索，实现真正意义上的设计7。 目前国内外大多数使用的压力机一般都采用不可调速的交流异步电动机进行驱动，这种驱动方式需要一整套的转换机构将旋转运动转换成所需要的直线往返运动，同时为了减小电动机的功率，还在传动系统中设置了飞轮，这种传动系统成本较低，但是体积笨重，变速难度大 8。 国外对于压力机的机身也有大量的研究，德国的 立了机械压力机的三种不同复杂程度的工程模 型，并通过实验进行验证模型的参数，从而对压力机进行计算机仿真和动态设计。丹麦的 计了一种压力机实验来确定了压力机的六个刚度，从而为压力机的设计提供了有益的帮助 9。 日本作为世界上资源最稀缺并且消耗最大的国家之一，他们的工程技术人员对节能技术的研究一直处于世界先进水平。作为日本非常有影响力的企业，口本第一电气株式会社从 20 世纪 80 年代末就开始对直驱式电液伺服系统进行研究，取得了一系列的研究成果，己经在开始在工程设备中使用 10。 目前世界锻压 设备的发展趋势是 :集机械、电子、液压、气动及检测等方面的最新技术于一体，自动化程度高、换模快速、工作可靠、噪声低、防护完善、精度高。近年来又发展了数控系统，能和电子机算机、工业机器人、自动换模系统及自动仓储等相结合，构成多种系列的柔性制造单元和柔性制造系统，并向现代集成制造系统方向发展 11。 限元的应用 限元 简介 有限元法 (称 生于 20 世纪 40 年代。此前，工程中解微分方程的数值方法主要是差分法。由于航空工业发展的需要，对飞机的 结构要进行精细的设计与计算，以减轻质量、提高强度等，这就推动了结构力学的发展，出现了矩阵力学分析方法。 1960 年 )在分析弹性力学问题时首次提出有限元方法的名称。冯康等 (1964 年 )也提出了类似的有限元方法及变分原理。此后，有很多的工程师在土木工程、机械工程等各个领域尝试采用有限元方法分析弹性力学问题、流体力学问题、传热问题等，推动了有限方法的蓬勃发展。 1967 年， 早出版了有限元分析的专著。 1972 年， 版了非线性连续体的有限元 专著。有限元方法的出现，不但使过去想分析而无法分析的问题得到很好的解决，也使各类问题计算结果的精度大大提高，同时引发了计算数学的革命，带动了其他学科的发展。据估计，目前国际上，有 90%以上的机械类产品、土木工程结构要采用有限元分析方法进行分析 ， 有 70%的科技文献中会采用有限元作为分析工具 12。 李明典等用有限元法分析了锤杆在对中和偏心载荷作用下应力沿锤杆的分布，探讨了不同偏心、加速度和材质对锤杆动应力分布的影响，为锤杆的改进设计提供有用的理论依据 13。土俊领通过对轧机机架的有限元分析，找出了危险点的 位置，确定了极限安全系数 14。土苏安等针对某厂 25 吨曲柄连杆式吃剪机机架使用中存在的问题，采用件对吃剪机机架进行了有限元分析和强度研究，得出了吃剪机机架的应力、 应变分布，找出了薄弱环节，并应用电阻应变仪在现场作了多点测试，其理论值和实际测试值吻合较好。并对吃剪机架提出了改进措施，对改进后的机架又进行了有限元分析。实践证明通过改进的曲柄连杆式吃剪机架其性能比以前更好 15。李陪武等以 双盘摩擦压力机为例，较为全面地分析了中心载荷、扭转载荷和偏心载荷对机身强度和刚度的影响，提出 了允许偏载域的概念及一些解决问题的方法与设计准则 16。史宝军、管延锦等对压力机的强度和刚度进行了研究，并结合机身的结构特点，分别采用了许多措施，使机身的结构更合理 1718。史宝军等主要对 开式压力机机身进行有限元分析和结构优选，取得了既减轻重量又提高强度、刚度的显著效果。这说明锻压机械的有限元分析已从原来的应力和变形分析走向结构的静态优化 19。 件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上计算机辅助工程行业中最大公司之一 司开发 20。 限元的发展与现状 有限元的的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假象的离散为有限数目的规则单元组合体。实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程进度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。有限元的概念早在 40年代就被人提出，但是由于当时计算机尚未出现而没有被重视。直到 60年代有限元法才发展起来，是计算机的产物。美国克劳夫教授运用三角形单元对飞机结构进行了计算，并在 1960年首次提出了 “ 有限单元法 ” 这一名 称 21。我国的冯康教授在 1956年中发表的论文中也提到了有限单元法。自从 1965 年“ 有限元 ” 这个名词第一次出现，到今天有限元方法在工程上得到广泛应用，已经经历了四十年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器、国防军工、船舶、铁道、石化、能 源、科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃。 随着电子计算机速度、容量的提高 ,商品化有限元程序越来越广泛地被人们所接受 ,人们不必再在编写程序上花费大量的精力。不仅如此 ， 商品化有限元程序的发展 ,还使 用户能够摆脱手工网格划分、逐点输入结点坐标和单元联接信息 。 而且通过屏幕菜单方式得到了良好的人机对话环境和在计算结果分析上鲜明的视觉效果。目前的商品化有限元程序一般分为 3个部分 ， 即前处理部分、处理部分和后处理部分。它们通过互交式计算机图形集中到 22。 通过对压力机机身进行有限元 分析后，对强度、刚度相对薄弱的局部结构进行改进23。 随着计算机与有限元软件的发展，用有限元法对零部件进行受力分析校核逐渐取代了原有的经典材料力学的危险截面计算法。通过测试证明，有限元法计算结果误差更小，能够为设计人员提供更为可靠的参考依据。近两年来，采用有限元分析法对机床在设计开发阶段的关键零部件进行及时分析校核，为零部件的反复优化改型设计提供了重要参考依据，使机床在生产加工前，其零部件强度和刚度己经有了较好的控制，极大减少了返工率 24。 有限元方法的一些发展趋势： 件的无缝集成 25。 参考文献 1 雷小宝 D2 梁建军 D3 董建兴 D4 张新国，韩杰，孙林，冯涛 州捷迈锻压机械有限公司， 2012 5 张祖芳 D6 沈文轩 D7 周平 D8 吴凡 D9 任翠锋 D10 王汉杰 D11 于晓红 J：扬州捷迈锻压机械有限公司， 2011 12 丁科，陈月顺 M北京大学出版社， 2006. 1 13 李明典 J1986 (2) : 1514 土俊领 J1996 (3) : 3515 土苏安 J1999 (2) :1116 李陪武，谢春雷 I)(R 17 史宝军，鹿晓阳，蓝静等 与分析 J):3418 管延锦 D:硕士论文 山东工业大学机械系， 1994 19 史宝军，丰向军 J993 (2) 720 余联庆，梅顺齐，杜利珍，饶成 J21 1989 22 张晋红，吴风林 D原理工大学机械工程学院， 2003 23 张祖芳，仲太生，许超 D南大学， 2003 24 何彦忠，林雅杰 J苏扬力集团精密机床研究所， 2013 25 蒋晨 D南大学， 2005 毕业设计（论文）开题报告 2、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 题的 来源 本课题来源于扬州捷迈锻压机械有限公司。 整 压力机为国内首创半开、半闭式压力机， 整 压力机是该公司根据市场需求而开发研制的产品 ,专门用于锻压汽车零部件而生产的， 适于薄板的冲载、成形、弯曲、校正、拉深和整形等各种冷冲压工艺。 要求我们运用有限元分析技术，对 整 压力机进行结构分析并给出优化方案。通过本课题的研究 ,为提高压力机产品的性能，质量和寿命，降低产品成本提供科学计算分析的依据，增强其产品在市场的竞争力。 究的问题 运用有限元分析软件 整压力机 进行有结构静态分析、模态分析以及结构优化设计。利用静态有限元分析，校核液压机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以达到降低生产成本，提高经济效益。模态分析可以求出机身振动的固有频率以及相应的振型，分析各种振型对压力机工作状态的影响。这对于了解液压机现有结构的力学特性以及进而改善其结构有重要的意义，为压力机的设计提供了理论和现实依据。主要内容有： (1)收集相关资料，查阅中外文献、请教老师和同学讨论。 学习有限元分析软件，有限元建模、边界条件的确定、载荷模拟及结构应 力应变场的分析及优化设计等现代设计方法。 (2)整压力机机身进行三维实体建模； (3)整压力机工作性质和工作状态；对其进行工作载荷分析，确定边界条件及加载方案 (4)行有限元结构静态分析，求出机身的应力和应变分布规律，评价载荷对压力机工作性能的影响； (5)应力集中危险区域采取措施改善应力状况；在低应力区域，改变相关尺寸变量，以达到减轻部件总体质量的目的。重新进行有限元分析，检验改变尺寸 后的刚度和强度。重复进行以上步骤，直到获取最佳方案。 究的手段 (1)件和 件； (2)画出 压力机的三维模型； (3)件； (4)身材料是 度 =7800 / (5)循 均匀应力区粗划，应力梯度大的区域细划 的原则； (6)添加约束条件； (7)备在工作时承受两个相反方向的载荷，机身所受载荷简化为对机身的两个方向的均布载 荷； (8) (9) (10)价载荷对压力机工作性能的影响，从而选择合适的机身尺寸和材料厚度，尽量减轻机身的重量； (11)到机身结构的固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作的状况的影响； (12)善应力状况和改变相关尺寸变量，以减轻总体质量，然后进行有限元分析，检验刚度和强度，依次重复以上步骤，直至取得最佳方案。 毕业设计（论文）开题报告 指导教师意见 ： 1、对 文献综述 的评语： 2、对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果 的预测： 指导老师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 毕业设计（论文）中期检查表 学生姓名 学号 指导教师 选题情况 课题名称 整压力机 机身 结构有限元分析及改进设计 难易程度 偏难 适中 偏易 工 作 量 较大 合理 较小 符合规范化 的要求 任务书 有 无 开题报告 有 无 外文翻译质量 优 良 中 差 学习态度 出勤情况 好 一般 差 工作进度 快 按计划进行 慢 中期工作汇报及解答问题情况 优 良 中 差 中期成绩评定： 所在专业意见： 负责人 年 月 日 I 摘 要 有限元分析和结 构优化等 术的应用，对于降低制造成本，提高经济效益具有重要的意义。本文以 整压力机机身作为研究对象， 运用有限元分析软件 整压力机进行有结构静态分析、结构优化设计以主要内容有： （ 1） 分析了解 整压力机工作状态和性能。 （ 2） 对机身结构进行三维实体建模。 （ 3） 分析曲轴的受力情况和强度校核，对其进行工作载荷分析，确定边界条件及加载方案。 （ 4） 划分网格，进行有限元结构静态分析，求出机身应力分布规律和载荷对其工作性能的影响，并对机身进行优化设计。 （ 5） 对压力机进 行自由模态和约束模态分析，求解其固有频率以及相应的振型等动态参数，分析其对工作状况的影响 。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，静态分析，优化设计，模态分析 he as to is of on S - 500 as S - 500 a to (1) S 500 is (2) d (3) of on (4) on (5) to as of on is 目 录 摘 要 . I . 录 . I 第一章 绪论 . 1 力机的概述 . 1 内外压力机的发展 . 1 题来源 . 3 课题研究的目的及意义 . 3 课题的研究内容 . 3 章小结 . 4 第二章 有限元方法及 件简介 . 5 限元方法简介 . 5 限元的发展与现状 . 6 态功能介绍 . 7 限元分析软件 介 . 7 章小结 . 8 第三章 压力机机身静态分析 . 9 身静力学分析过程简要流程 . 9 维实体建模 .