封头无胎冷旋压机力能参数确定及机身结构优化

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1、摘要本文以分析软件ANSYS和建模软件SolidWorks为主要开发工具对封头无胎冷旋压过程进行三维数值模拟并对机身结构进行有限元分析及优化，确定了旋压机的力能参数，优化了机身结构，减轻了机身重量。首先，以弹塑性大变形有限元理论为基础，依据封头加工的实际情况对封头成形的边界条件、接触、空间运动、摩擦等条件给予有效地确定，应用ANSYS软件对封头冷旋压的变形过程进行三维数值模拟研究，得出了不同道次下板坯的变形特点和旋压力的分布规律；确定了封头旋压过程中的最大旋压力，为旋压机力能参数的确定及机身结构优化提供了可

2、靠的依据。其次，在对旋压机的工作原理及受力情况进行分析后，对旋压机机身进行了静态有限元分析，校核了机身的强度和刚度，确定了危险点的位置，并对其进行拓扑优化分析，进而根据分析结果提出了改进方案，最后得出了满足设计要求的机身结构，为旋压机的进一步优化设计打下了基础。结构拓扑优化的主要思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定设计区域内寻求最优材料的分布问题。通过在设计区域内引进许多带有孔洞的微结构，即可将结构拓扑优化问题转化为微结构孔洞的尺寸优化问题。本文运用ANSYS对机身作了拓扑优化计算，结果证明该优化方法

3、可以得到较为清晰的结果。关键词旋压机；封头；力能参数；旋压力；拓扑优化；结构优化燕山大学工学硕士学位论文AbstractThispapertakesanalyticsoRwareANSYSandmodelbuildingsoftwareSolidWorksaSthemaindevelopmenttooltocarryoutthree-dimensionalnumericalsimulationoftheprocessofheadcoldformedbymouldlessspinning，proceededt

4、hefiniteelementanalysisandoptimizedthestructureofspinnerbody,confirmedtheenergeticsparameter,optimizedthestructureandlightenedtheweightofspinnerbody．First，confirmedtheboundarycondition,contactandspacemovementaccordingtoelastic-plasticmacrodeformingfiniteel

5、ementtheoryandactualcircumstanceofheadprocess．Gottheflatblankdeformingcharacteristicanddistributingregulationatdifferentpassesanddeformationprocessofheadmouldlesscoldformedspirm咄bythree—dimensionalnumericalsimulationwiththeANSYSsoftware．Confirmedmaximumspi

6、nningforceattheheadspinningprocess；provideddependablebasisforconfirmingtheenergeticsparameterandstructureoptimizationofspinnerbody．Second，performedstaticfiniteelementanalysisofthespinnerbodyafteranalyzingtheoperatingprincipleandstressconditionofspinner；che

7、ckedtheintensifyandrigidityofspinnerbody；confirmedthedangerouspositionandproceededthetopologyoptimizationanalysis；putforwardimprovedprojectaccordingtotheanalysisresuksandthengotthesatisfiedstructurethatscalefordesignrequestandprovidedthefoundationforfurthe

8、roptimizationofspinner．Themainideaofstructuretopologyoptimizationisconvertingtheproblemoflookingforexcellentstructuretopologytosearchingforexcellentmaterialdistributioninspecifieddesignregion．Byintroducingint