8MN板框式模锻液压机本体设计.docx

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8MN板框式模锻液压机本体设计

本科毕业设计（论文）

8MN板框式模锻液压机本体设计

燕山大学

本科毕业设计（论文）

8MN板框式模锻液压机本体设计

学院（系）：

机械工程学院

年级专业：

2010级

学生姓名：

指导教师：

答辩日期：

2014年月日

燕山大学毕业设计（论文）任务书

学院：

机械工程学院系级教学单位：

塑性成形系

学

号

学生

姓名

专业

班级

题

目

题目名称

8MN板框式模锻液压机本体设计

题目性质

1.理工类：

工程设计（√）；工程技术实验研究型（）；

理论研究型（）；计算机软件型（）；综合型（）。

2.文管类（）；3.外语类（）；4.艺术类（）。

题目类型

1.毕业设计（√）2.论文（）

题目来源

科研课题（√）生产实际（）自选题目（）

主

要

内

容

完成8MN板框式模锻液压机本体设计。

熟悉和掌握液压机设计的方法和一般规律，使用相关的设计资料，形成独立设计的能力。

基

本

要

求

绘制A0规格设计图纸3张；

完成设计目标的三维造型；

编写2万字的设计说明书；

翻译3000字的相关英文资料。

参

考

资

料

《液压机》

《中小型液压机设计》

《机械设计手册》

有关设计资料及图纸

周次

1—4周

5—8周

9—12周

13—16周

17—18周

应

完

成

的

内

容

文献综述

开题报告

资料翻译

总体方案设计

初步设计计算

总体方案完善

总装图设计

三维造型

主要零部件

图设计

上机绘图

手绘图纸

整理说明书

审图、修改

答辩

指导教师：

职称：

教授2014年3月1日

系级教学单位审批：

年月日

摘要

大型模锻件制造水平的高低与航空航天、核电、船舶、军工等行业的发展存在着直接的联系并产生深远的影响。

为了满足对大型锻件日益增长的需求，用于其生产的主要设备—大型模锻液压机的研究、开发就显得更加迫切。

模锻液压机本体结构多种多样，其中，板框组合式结构可以很好的解决大型压机高承载引起的一系列问题，所以国内外大型模锻液压机广泛采用此结构。

目前大型板框式模锻液压机板框结构形式主要有三类：

①框架由多层横板和竖板联成②框架由多层整片“O”形钢板相互叠加通过预紧而成③框架由多层带钩头的钢板组合成。

液压机框架由多层带“C”形钩头钢板组合成可以节省材料，降低成本，而且还能够解决加工、制造、安装、运输等问题，减少应力集中现象出现，提高了机架的强度，明显优于其它结构。

在设计过程中，根据液压机的主要技术参数算出主工作缸、穿孔缸、回程缸、平衡缸、上梁板、下横梁、活动横梁、“C”形板、大拉杆、上下夹紧梁和上十字键等的主要尺寸。

液压缸作为液压机的关键部件，必须拥有足够的强度或刚度，所以必须通过校核计算，确定液压缸最终尺寸，并且利用UG软件，建立了横梁、夹紧梁，上十字键和整体框架等零部件的实体模型，以Marc有限元软件作为分析工具，对主要受力零部件进行了三维有限元计算，对其结构的合理性和应力集中情况进行了分析，最终完成设计。

关键词：

　模锻，液压机，本体，板框式，建模，有限元，分析

Abstract

Theleveloflargeforgingmanufacturingthereisadirectlinkwithaerospace,nuclearpower,shipbuilding,warindustryandotherindustriesdevelopmentandhaveaprofoundimpact.Inordertomeettheincreasingdemandforlargeforgings,usedfortheproductionoflargeforginghydraulicpresswhichisthemainequipmentresearch,development,becomesmoreurgent.Dieforginghydraulicpressframestructureisvaried,amongthem,plateandframecompositestructurecansolveaseriesofproblemscausedbythelargepresshighbearingwell,sothedomesticandforeignlargeforginghydraulicpresswidespreadadoptionofthestructure.Sofar,theplateandframestructureofalargeplateandframetypedieforginghydraulicpressmainlyhasthreecategories:

（1）frameworkbymulti-layerrungandgotbehindverticalplate

（2）frameworkbymultilayerentire"O"shapesteeloverlayeachotherbypreloadedinto（3）frameworkbymultilayerbelthookplatecombinedinto.Hydraulicpressframeby"C"shapedhookandmulti-layersteelplatecombinationcansavematerials,reducecost,butalsocansolvetheproblemofprocessing,manufacture,installation,transportationandsoon,toreducestressconcentrationphenomenon,improvethestrengthofthechassis,issuperiortootherstructures.

Inthedesignprocess,accordingtothemaintechnicalparameterstocalculatetheprimaryworkcylinderofhydraulicpress,punch,thereturncylinderandbalancecylinder,thebeams,activity"C"shapeplate,bar,upperandlowerclampingbeamandthemaindimensionsofthecrosskey,etc.Hydrauliccylinderasthekeycomponentsofhydraulicpress,musthavesufficientstrengthandrigidity,somustpassthecheckcalculation,determinethehydrauliccylindersize,andbyusingUGsoftware,setupthebeam,theclampingbeam,crosskeypartssuchasentitymodelandtheoverallframework,withfiniteelementsoftwareMarcasanalysistool,themainstresscomponentsofthethree-dimensionalfiniteelementcalculation,thestructureofrationalityandstressconcentrationwasanalyzed,andthefinaldesign.

Keywords:

dieforginghydraulicpress,ontology,plateandframetype,modeling,finiteelement，analysis

第1章绪论

1.1课题背景

为了满足电力、船舶、航空、航天和国防工业对大型锻件日益增长的需求，大型模锻液压机的开发、研究是不可避免的而且十分迫切的。

早在上世纪中叶，法国、前苏联和美国等先进制造国家就投建并应用于生产中一大批4万吨级以上的大型模锻液压机，极大程度的带动了本国的航空、汽车等制造业，当时生产的大批优质锻件至今仍在使用而且性能良好。

到上世纪末前苏联和美国设计制造的压力机比例达到世界总量的七成左右，前苏联发展液压机技术较早，于1959年设计制造的两台7.5万吨大型模锻液压机一直沿用至今。

我国模锻液压机研究起步较早，后来由于各种原因研究工作搁置下来。

我国8万吨模锻液压机顺利投产标志着我国已经步入锻造大国行列。

通过8MN板框式模锻液压机的设计、研究可以初步的掌握模锻液压机的结构和工作原理，解决出现的问题进一步优化设计过程，为以后大型、巨型模锻液压机的设计制造做好技术储备。

此外，通过完成此设计过程来巩固学过的知识，提高自己的能力。

1.1.1综述本课题国内外研究动态

模锻液压机主要应用领域为电力、船舶、航空航天行业,大型模锻液压机是我国大型锻件在模锻过程中的重要设备,过去我们国家没有大型压力机，致使一些锻件不得不依靠进口，这始终束缚着我国航空、航天、汽车、兵器等行业的发展。

现阶段而言，我国8万吨模锻液压机顺利投产使我国成为世界拥有数量最多、吨位最大重型模锻锻压设备的国家，但是从设备构成、等级、技术水平和所生产的锻压件的品种、精度、工艺水平方面与国外比，我们还有一些差距。

早在上世纪八十年代林秀安，聂绍珉对钢板组合机架做过研究；聂绍珉、金淼和吴生富等对全预紧机架整体性能进行了分析；我校黄学玲也通过工程算法对650MN液压机预紧机架进行受力分析并制作一台1:

10样机安装在实验室；现阶段，国内对800MN模锻液压机的研究最多，早在2005年，我们学校的田会然、张庆等就对其本体结构进行了设计与分析；2010年，杨固川、于江等人对大型模锻液压机机架结构进行了分析研究；中国第二重型机械集团公司通过对设计、研究以及国内外已建成液压机性能分析比较得出：

采用C形板机架结构建造出800MN模锻液压机；而国外，早在1959年前苏联建造的750MN模锻液压机即为板框组合式结构；美国建造的450MN模锻液压机采用立柱以“T”形钩头板作为主要受力构件的结构；法国的650MN多向模锻液压机则以“C”形钩头板为主要受力构件。

目前已投产的大型板框式模锻液压机板框结构形式简介

1.1.1.1液压机框架由多层横板和竖板联成

前苏联建造的750MN模锻液压机就是这类结构（见图1），它是用多层的横板和竖板通过螺栓、键和销联接成整体的框架来承受液压机的公称压力

。

这种结构形式能够使得大型、巨型液压机的加工、输送和组装方便简单容易实现，然而由于它由多层横板和竖板构成整体，联接部位繁多，构成复杂，联接形式不单一，而且联接部位应力集中现象十分显著，大大的降低了机器框架的强度和承载压力的能