【導讀】壓力機是生產(chǎn)大型模鍛件的重要加工設備。本文以MP160壓力機機身為研究對。象，利用有限元分析軟ANSYS,在壓力機機架滿足足夠的應力條件下，進行優(yōu)化，為提高壓力機產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和壽命降低產(chǎn)成本提供科學計算分析的依據(jù)。從而能夠增強其產(chǎn)品在市場的競爭力。其主要內(nèi)容如下：。條件及加載方案；改變相關尺寸變量，以達到減輕部件總體質(zhì)量的目的。重新進行有限元分析，檢。驗改變尺寸后的剛度和強度。重復進行以上步驟，直到獲取最佳方案；析其對工作狀況的影響。最后對論文的研究內(nèi)容進行總結和展望。本課題來源及研究的目的和意義....

　　

【正文】 1 Y 向扭轉(zhuǎn) 2 X 向扭轉(zhuǎn) 3 Y 向扭轉(zhuǎn) 4 X 向扭轉(zhuǎn) 5 機身主板后側(cè)左右擺動 6 Y 向扭轉(zhuǎn) 7 機身主板后側(cè)左右擺動 8 Z 向彎曲 9 Y 向扭轉(zhuǎn) 10 機身底部 Z 向左右擺動 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 33 由圖 ~圖 可以看出，在自由模態(tài)下，其振型總是在喉口 處的振動和扭轉(zhuǎn)， 且得出的機身的固有頻率較高。其一階頻率約為 ,遠高于機床最高工作頻率(),不會發(fā)生共振現(xiàn)象。 機身約束模態(tài)圖 圖 機身第一階約束模態(tài)振型圖 圖 機身 第 二階約束模態(tài) 振型圖 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 34 圖 機身 第 三階約束模態(tài) 振型圖 圖 機身 第 四階約束模態(tài) 振型圖 圖 機身 第 五階約束模態(tài) 振型圖 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 35 圖 機身 第 六階約束模態(tài) 振型圖 圖 機身 第 七階約束模態(tài) 振型圖 圖 機身 第 八階約束模態(tài) 振型圖 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 36 圖 機身 第 九階約束模態(tài) 振型圖 圖 機身 第 十階約束模態(tài) 振型圖 表 42 機身有約束下頻率及振型如下表 ： 階數(shù) 頻率（ Hz） 振型 1 Z 向左右擺動 2 Y 向扭轉(zhuǎn) 3 X 向擺動 4 Z 向擺動 5 Y 向擺動 6 機身主板后側(cè)左右擺動 7 機身主板后側(cè)左右擺動 8 X 向扭轉(zhuǎn) 9 Y 向扭轉(zhuǎn) 10 機身主板后側(cè)左 右擺動 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 37 由圖 ~圖 在約束模態(tài)下，其振型總是在喉口處的振動和扭轉(zhuǎn)，且得出 的機身的固有頻率較高。其一階頻率約為 ,遠高于機床最高工作頻率 (),不會發(fā)生共振現(xiàn)象。 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 38 第五章 結果 計算結果分析 壓力機機身 3 種方案下的計算結果如下： 表 方案 應力（ MPa） 變形（ mm） 角變形（ urad ） 最小應力 最大應力 最大變形 候口處 1 1175 2 1242 3 1231 4 1172 本章比較各種方案的優(yōu)劣， 得出最佳方案。 各種方案節(jié)省材料的對比 表 方案 材料的體積 (m3) 節(jié)省的材料 (m3) 節(jié)省的重量 (kg) 1（原方案） 0 0 2 (主板少 20mm) 3（侯口處加外輪廓） 4（加加強筋和兩側(cè)主板切除一部分） Q235A 比重為 7800 3/kgm 對應力以及變形進行綜合優(yōu)化分析后所得的結論 公司希望在滿足候口角變形的基礎上，保證液壓缸的強度和剛度，并要求減輕重量，通過對以上三種方案的計算，比較發(fā)現(xiàn)： 第一種方案（主板厚 132mm），基本合符公司的要求。 第二種方案（主板厚 112mm，其他不變），大大減輕了機身的重量。 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 39 第 三種方案（主板厚 112mm，加外輪廓），候口處的角變形合符要求，并減輕了機身的重量，基本合符要求。 第四種方案（主板厚 112mm，工作臺加加強筋，底座減少材料），候口處的角變形合符要求，并減輕了機身的重量，基本合符要求 通過對壓力機有限元模型的分析計算和優(yōu)化，為滿足角變形小，節(jié)省材料、方便安裝的要求，綜合各種條件的情況下我認為最理想的方案為第四套。其依據(jù)是：第四套方案角變形最小，角剛度最大，最大應力和最大變形也最小，并大大減輕了機身的重量。 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 40 第六章 結論與展 望 結論 以計算機技術為基礎的先進技術，已成為一個企業(yè)具有競爭力、在市場經(jīng)濟中生存和發(fā)展以及一個國家興旺發(fā)達的支柱。本文利用有限元法，對 MP160 壓力機的機架進行了結構分析和優(yōu)化設計。也取得了一定的研究成果，具體的研究結果如下： 1）運用 soildwork 軟件，建立的 MP160 壓力機的三維模型，并應用與有限元分析中。通過 ANSYS 軟件將模型進行網(wǎng)格劃分，給出約束條件、邊界條件和載荷條件。 2）通過 ANSYS 得到壓力機機身各結構應力、位移變形圖，并加以分析。得出應力集中區(qū)域在喉口處。 3）通 過減少機身厚度，喉口處加厚以及加加強筋的方式優(yōu)化，在機身應力和總變形符合要求的前提下，減少機身材料。 4）運用 ANSYS 對壓力機進行了模態(tài)分析，了解它的穩(wěn)定性能。發(fā)現(xiàn)其振型總 是在喉口處的振動和扭轉(zhuǎn)，且得出的機身的固有頻率較高，不會發(fā)生共振現(xiàn)象。 5）分析優(yōu)化后的壓力機的各結構應力、位移變形以及總體質(zhì)量得出最優(yōu)方案。 展望 我所做的是壓力機的靜力學分析以及模態(tài)分析，不能完全反應壓力機在各找那個工作情況下的應力、變形變化情況。為了更好的反應在各種情況下機身是否符合安全性要求，因此，我希望做如下改進： 1）建立一個科學、準確、高效的有限元模型。有限元法作為一種數(shù)值計算方法，其計算結構存在誤差。在本論文中所做工作，對于各部件有限元模型的建立均為軟件自動進行的劃分。如何針對具體分析的對象，建立好的有限元模型，使計算結果的誤差最小，計算效率最高，是仍須認真研究的問題。 2）對于整機進行的模態(tài)分析，因為機身是由各零部件組合而成，零部件之間的剛度、阻尼都是很大的影響因素，整機的分析是機床分析的重點，計算結果更加準確。 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 41 3）除此之外，我們還應對機身工作過程進行 動態(tài) 、諧響應，變形預補償設計分析， 這些進一步的分析，能更好的保證機身的安全性、可靠性，得出更完整的、準確的分析結論。 這次的畢業(yè)設計是我們從大學走向未來工作崗位的重要一步。從最初的選題、開題到計算分析、建模直到設計。期間查找資料，老師的認真指導，與同學的交流，反復修改繪制的零件圖，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。讓我學會了應用邏輯思維去解決問題，不要亂找資料，要有目標性。有時侯很多事情看起來是很簡單的問題，但實際做起來去會發(fā)現(xiàn)有許多奧妙，這是因為其中蘊含著許多科學的問題。運用科學的方法去解決問題，這是我這次做畢業(yè)設計給我?guī)?來的思想上的改變。 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 42 致謝 在具體設計的過程中，我遇到了不少困難。我不斷地給自己提出新的問題，然后去查資料、論證、推翻，再接著提出新的問題。在這個循環(huán)往復的過程中，我這篇稚嫩的設計日臻完善。每一次改進我都收獲良多，每一次修改后的成功我都能興奮好長一段時間。雖然我的設計作品不是很成熟，即使借鑒前人的很多資料仍然還有很多不足之處，但我仍然心里有一種莫大的成就感。 衷心感謝我的指導老師 ——鄭翔老師，本次畢業(yè)設計是在她的悉心關懷和精心指導下完成的。畢業(yè)設計中的許多思想和方法得益于指導老師的 指導和啟發(fā)，從設計選題到論文寫作都傾注了老師們很多心血。本次設計能順利的完成也歸功于老師的認真負責，使我們能夠很好的掌握和運用知識，并在設計中得以體現(xiàn)。 在此向鄭老師表示由衷的謝意。 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 43 參考文獻 [1] 董建興 .壓力機再制造關鍵技術及實例研究 [D].山東理工大學機械設計及理論專業(yè)碩士學位論文， . [2] 梁森，開式數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機機身角變形的計算 [J]，鍛壓機械， 1995(3):15. [3] 梁森，開式數(shù)控回轉(zhuǎn)頭壓力機機身的振動 [J]，鍛壓機械， 1997（ 2）： 14～ 17. [4] 高訓濤，數(shù)控回轉(zhuǎn)頭 壓力機機身工作仿真及優(yōu)化設計 [D]： [碩士論文 ]，山東工業(yè)大學， 1999. [5] Ulrike Zwier， First steps in vibration ansys is using ANSYS[J].Spr. [6] Yang Guojun， Xu Yang， Shi Zhengang， Gu Huidong Characteristic analysis of rotor dynamics and experments of active magic bearing fof HIT10GT[J]， Nuclear Engineering and Design， 2020： 1369 . [7] 夏敏，向華，華新村，趙震，基于伺服壓力機的板料成形研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J]， 2020（ 38） . [8] 謝鵬，簡述伺服驅(qū)動壓力機的發(fā)展 [J]， 2020（ 19） . [9] 陽林，潘曉濤，黃詩君，國內(nèi)外的數(shù)控壓力機發(fā)展及我國的策略 [J]，廣東機械學 院學報， 1995， 13（ 1） . [10] 金風明，竇志平，韓新民，伺服壓力機在我國的發(fā)展現(xiàn)狀 [J]， 2020， 25（ 1） . [11] H .Neumann,H .Hahn， Computer simulation and dynamic analysis of a mechanical pess based on different engineer models ， Mathematics and puters in simulation， 1998（ 46）： 559～ 574. [12] Arentoft， Eriksen， Wanheheim， Determinaion of six stiffnesses for press[J] Journal of Materials processing Technology， 105（ 2020). [13] 雷小寶，新型數(shù)字化壓力機的研制 [D]，合肥，合肥工業(yè)大學機械系， 2020. [14] 田會然 .800MN 多向模鍛液壓機本體結構設計及分析 [D]秦皇島：燕山大學材料加工工程專業(yè)碩士學位論文， 20201126. [15] 馮明益 .車輪模鍛液壓機新式結構研究 [D].燕山大學材料加工工程專業(yè)碩士學位論文， . [16] 劉云平，包華，陳明 .ANSYS 軟件的優(yōu)化分析介紹 [D].南通大學建筑工程學 劉惠斯 MP160 型雙主機大梁沖機身結構有限元分析及優(yōu)化設計 44 院 .00002157/SG（ 2020） 04005305. [17] 黃一江． ANSYS 結構優(yōu)化設計在機械設計中的應用 [J]．應用技術， 2020（ 4). [18] 王亞利 .ANSYS 軟件在機械結構分析中的應用 [M]佛山職業(yè)技術學院， 10064311（ 2020） 03020302.