EP-120直驱式电动螺旋压力机身拓扑优化设计

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基于CAE发展起来的拓扑优化设计技术用于产品的开发设计过程中,能够快捷准确地确定产品的初始结构。机身是压力机最基本的组成部分,是压力机中使用金属材料最多、结构最复杂、制造工作量最大、成本最高的部件。本文应用ANSYS拓扑优化方法,减轻EP-120直驱式电动螺旋压力机机身自重,以节约制造成本。  首先,在Solidworks中建立了四种机身模型,然后将机身模型导入ANSYS,对比分析了四种机身建模方案的静力和模态分析结果,最终得出整体建模最能反映压力机工程实际原型特征的结论;基于机身整体模型,建立了机身有限元模型。其次,对机身进行了静力分析,得到机身等效应力云图和等效位移云图;对机身进行了模态分析,提取出机身前六阶固有频率,得到各阶振型图;为以后的拓扑优化提供了理论依据。再次,以ANSYS静力分析结果为基础,设置了五种体积减少比例,对机身进行了五次最大静态刚度拓扑优化;根据拓扑优化结果,在Solidworks中对压力机机身进行了结构优化设计。最后,对结构优化设计后的压力机机身,进行了静力分析和模态分析。将结果与改进前机身的静力和模态分析结果比较,验证了优化后机身满足使用要求。  压力机机身自重减轻14.43%,即246.52kg,达到了本论文优化目标,节约了制造成本,同时使铸造模具更简单,可降低模具制造成本。
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