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数控弯板机基本体受力分析及优化设计
| 论文题名： | 数控弯板机基本体受力分析及优化设计 |
| 关键词： | 船舶制造设备;数控弯板机;基本体;受力分析;优化设计 |
| 摘要： | 一直以来，国内外很多学者及研究人员致力于实现船体外板冲压成形的自动化加工，却未能实现。武汉理工大学船舶工艺研究所在前人研究的基础上，设计制造了基于“非对压活络方形压头可调活络模具”的“船舶三维数控弯板机”。其先进的设计理念，可靠的运行装置，优异的性能，适合连续长时期的工作。并且能够高质量、高效率的加工出表面光顺、几乎没有压痕的三维曲面外板。 “船舶三维数控弯板机”核心技术是“方形压头可调活络模具板材曲面成形装置”。基本体空心支柱和可绕其内槽倾斜摆动的活络半球压头是成形装置的关键组成部分。数控弯板机在研制之初，出于对安全性的考虑，对基本体尺寸的选择较为保守。本文通过数值模拟数控弯板机基本体受力情况，旨在优化基本体尺寸。本文所做主要工作如下： 1）利用有限元软件ANSYS静力分析“SKWB-800型船舶三维数控弯板机”单个基本体在液压缸最大压强作用下的受力情况。得出结论：基本体相对高度差分别为10mm、20mm、30mm、40mm时，空心支柱的最大应力及应力分布情况基本不变；空心支柱所受的最大应力随着摆角的增大呈先增后降的趋势。通过静力分析发现基本体尺寸选择过于保守，存在优化的必要。 2）在保证基本体活络半球压头与空心支柱的接触面积相等的前提下对基本体空心支柱进行尺寸优化。通过计算和数值模拟分析，空心支柱内径增加至44mm，活络半球陷入支柱深度增加3mm,可使得活络半球压头最大旋转角度增加至49°，基本体空心支柱的重量减轻11％。 3）利用ANSYS/LS-DYNA程序，对数控弯板机冲压过程进行模拟，所得空心支柱最大应力要超出利用ANSYS静力分析所得值，但差值不大。考虑模拟成形的速度较实际冲压成形速度大出很多而引起的惯性效应，动力分析结果虽然与实际有所偏差，但仍有较大可靠性，从侧面上验证了静力计算的准确性。 |
| 作者： | 范海洲 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 胡勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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