| 标题 | 钢板矫直机优化设计的研究进展 |
| 范文 | 季翔宇 程澄 摘 要：随着对可持续发展要求的重视，现在许多行业需要对其机械进行减重，达到即能满足机械工作要求，又可以减少钢材的使用，避免材料浪费和机械冗重。矫直机械已经从冶金行业的辅助机械成为冶金和一些高新技术领域中不可或缺的加工机械。为使结构合理优化，在满足加工要求的基础上对其减重，既可以避免材料和资源的浪费，又能缩短研究的時间，还可以提供一定的理论依据，尽可能的使矫直机质量减轻，使其行业可持续性的发展，提高其在市场的竞争力。 关键词：可持续;钢板矫直机;优化 中图分类号：TP391.72文献标识码：A 一、课题研究背景 世界上的机械工业的快速发展，环境污染问题日益凸显，可持续发展已成为世界上各个国家的重点研究的方向，机械行业的可持续发展重要性正在逐渐凸显出来。矫直技术从属于金属加工，现已应用于汽车、船舶和机械装备制造业等行业。矫直技术要取得突破性的进步，便迫切需要矫直的理论需要更深入的解决现存的既能满足加工的要求又可以将其进行减重的问题，需要对矫直机进行设备结构优化设计。首先，要在矫直机的结构设计、制造、矫直时的步骤进行剖析;其次，要对矫直机的结构优化及减重的设计，让矫直机也能符合现在制造的要求。矫直技术主要是处于对金属条材加工的后部工序，在很大方面上决定着产成品的质量水准。对于矫直的理论总的看来，仍旧处于比较粗略的层次，所需要的参数不确定性很大，还要依靠许多工人的经验算法和以前做做试验所产生的经验数据。在钢材的生产、保存、运输过程中会存在很多原因，导致钢材弯曲，其直线度达不到工厂加工要求。为使轧后钢材与国家标准及客户需求相符合，必须经由矫平这个历程。具有良好动态特性的矫直机可以显著改善矫直机械的稳定性，可以通过模态分析以确定矫直机的固有频率和振型，评估车架的动态特性。在满足强度、刚度和动态特性要求的基础上，矫直机质量应尽可能小，以提高矫直机的性价比。 二、目的和意义 矫直机优化设计，是在满足结构性能的基础上，尽可能的对其重量进行减轻，不仅减少了对资源的浪费和节约成本，更加满足国家可持续发展方向和客户要求，提高了其市场竞争力，获得了目前和长久的利益。相对于传统的经验类比设计，有限元分析不仅可使设计过程可预见更方便改变，极大地缩减设计周期和成本，建立合理的能描述机械能力的力学模型，对矫直机的参数进行分析。用SolidWorks对主机体进行建模，并进行合理的组装，并导入ANSYS中，实现设计与分析的对接。对主机的机体结构进行有限元分析，为主机结构的优化设计做了一定的铺垫，计算机的广泛和深入开发，结构减轻优化中已广泛应用CAD/CAE软件，因此矫直机优化设计的研究具有十分重要的意义。 三、现状及文献综述 许多国外的技术比较高的矫直机生产厂家已经制造出比较先进且能满足加工要求的矫直机。国内的钢材矫直的生产线发展迅猛，导致矫直机械从生产数量和质量转变为矫直机械本身的不同种类的改变。尤其是，对于中厚板的加工矫直，对于矫直机械的需求方面更多，需要能够加工更厚的钢材，但矫直机械本身也需要限制其自身的重量增加，目的是用比较容易生产和质量较轻的矫直机能加工屈服强度较高的钢材。 以前主要利用力学的基本理论进行简单的计算作为理论参考，矫直机结构的形状和载荷状况在计算过程中进行了很多粗略的简单处理。随着计算机的深度开发，使CAD和CAE在机械方面应用更加多，其计算可靠性更加可靠，提供更多的理论支持，缩减试验时间和次数，降低成本和更容易获得理想的优化结构数据。 （一）建模与分析 合理简化建立模型，在符合实际的前提下进行简化，以便能够起到参考作用。采用现在用的较多的SOLIDWORKS软件建立三维几何模型。为符合分析要求，应在相关部位进行合理简化。 将图形可导入ANSYS中，进行赋予一定的属性，弹性模量、泊松比和密度，便可基本改变矫直机的属性。用SOLIDWORKS建模比ANSYS方便很多，在前期对矫直机主体应力分析有很重要的参考作用。 在有限元分析时，网格划分对于有限元分析，有很大的作用。首先根据整体尺寸大小，设置一定的网格尺寸进行分析，然后根据划分速度及进行计算的的结果进行分析，然后对应力集中的部分进行细化网格，改变整体网格尺寸，选择合理的网格划分。 将模型所受约束及载荷结合实际工况情况施加在机体上，合理的施加载荷和约束具有很重要的意义。 （二）结构的优化设计 在矫直机结构设计领域使用CAD/CAE技术，能在保证矫直机加工性能的前提下，尽量的选择结构最合理，主板厚度最合适的方案，从而达到轻量化的目的。以前的优化机械结构的基本路线是，将数学的理论与有限元方法相互搭配，建立有限元优化数学模型，不断的迭代计算，找出最优解。随着科学技术不断的发展，机械结构的优化分析的方法和辅助计算的工具也越多，理论也不断的发展，矫直机结构优化的研究方向和领域也在不断的变化，从原来的仅分析刚度或强度，发展为模态，可靠性等多方面考虑的优化。 四、总结 在矫直机主体进行结构的设计时，现在已从经验计算类比发展到了有限元细化的分析;在对于矫直机主体结构优化，不仅考虑机体的刚度、强度或模态的优化，而且还需要考虑到主机机体的质量减轻、更加耐用的优化在内的很多优化结合的领域;应将结构优化在大型机械制造中更加有效的利用起来，这也必将成为未来大重机械的重要研究的方向和趋势。 参考文献： [1]潘楚林.前瞻型环境战略对企业可持续竞争优势的影响研究[D].吉林大学，2017. [2]崔甫.矫直原理与矫直机械[M].北京：冶金工业出版社，2002. [3]白峭峰.发动机活塞销孔结构强度分析及改善对策研究[J].机械制造与自动化，2012，（1）：33-36. [4]任志远，张飞，周超宇，王华伟，闫伟.某连杆强度和疲劳有限元优化分析计算[J].内燃机与动力装置，2017，34（04）：36-39. 作者简介：季翔宇（1993-），男，汉族，山东枣庄人，硕士，在校研究生，研究方向：为机械设计。 |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。