基于Workbench的重型电动数控螺旋压力机机身轻量化设计

作     者：姚佰成 朱元胜 赵至友 赵国勇 陈伟 Yao Baicheng;Zhu Yuansheng;Zhao Zhiyou;Zhao Guoyong;Chen Wei

作者机构：山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 中锻智能装备设计院(青岛)有限公司山东青岛266300 青岛宏达锻压机械有限公司山东青岛266300 

出 版 物：《锻压技术》 (Forging & Stamping Technology)

年 卷 期：2024年第49卷第3期

页      面：178-185页

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：2022年青岛市科技计划重点研发专项(22-3-2-qljh-10-gx) 

主　　题：压力机机身 拓扑优化 轻量化 刚度 预紧工况 打击工况 

摘      要：针对当前压力机机身笨重与材料浪费的问题,以EP-12500重型电动数控螺旋压力机机身为研究对象,探索压力机机身结构的轻量化设计方法。首先,基于Workbench对压力机机身进行有限元分析,得到机身应力值远小于材料屈服强度的非承载区域;然后,采用拓扑优化模块对机身非承载区域进行拓扑优化;最后,以质量最小化为目标,确定机身结构材料去除区域的具体位置,实现对机身结构的轻量化设计。优化结果表明:优化后压力机机身的体积与质量均减小了9.65%,实现了机身轻量化,减少了制造成本;机身预紧工况下最大变形量增加了0.17 mm,打击工况下最大变形量增加不足0.01 mm,与原机身变形基本一致;机身预紧工况下垂直刚度为8.21 MN·mm^(-1),打击工况下垂直刚度为13.08 MN·mm^(-1),均满足使用要求;机身预紧工况下最大等效应力降低了2.51%,打击工况下最大等效应力降低了18.3%,降低了底座承受的冲击力,提高了底座的使用寿命。