一种轻量化大刚度精冲压力机机身的优化设计方法

摘要

本发明属于精冲压力机技术领域，具体涉及一种轻量化大刚度精冲压力机的机身的优化设计方法。一种轻量化大刚度精冲压力机机身的优化设计方法，其特征在于它包括如下步骤：1)、精冲压力机机身的粗略设计；2)、根据粗略设计机身的应变云图和粗略设计机身的应力云图来判断步骤1)所述的粗略CAD模型是否有优化空间，如有优化空间，则进行下一步骤。3)、粗略设计机身的刚度、固有频率的优化，找到刚度、固有频率的优化空间；4)、采用折衷规划法对粗略设计机身的多目标优化；5)、拓扑优化的机身的尺寸优化；6)采用自适应响应面法对步骤5)模型机身的尺寸优化，得到优化后的精冲压力机机身的模型。，该方法能保证设计动态指标、静态指标的可靠，成本达到最低。

主权项

1.一种轻量化大刚度精冲压力机机身的优化设计方法，其特征在于它包括如下步骤：1）、精冲压力机机身的粗略设计：根据粗略设计要求的公称压力、滑块行程、主冲程调整量、闭合高度、最大开启高度、工作台板尺寸找到精冲压力机机身的粗略CAD模型；2）、将粗略设计机身的底面用四个地脚螺栓固定，上工作台面、下工作台面各加10000KN的载荷；采用有限元分析方法作出粗略设计机身的应变云图和粗略设计机身的应力云图；然后根据粗略设计机身的应变云图和粗略设计机身的应力云图来判断步骤1）所述的粗略CAD模型是否有优化空间，如有优化空间，则进行下一步骤；3）、粗略设计机身的刚度、固有频率的优化，优化问题定义如下：①设计目标：机身的刚度和一阶固有频率分别最大；②约束条件：体积限制为原来的60%；③设计变量：机身的空间单元分布；找到刚度、固有频率的优化空间；4）、采用折衷规划法对粗略设计机身的多目标优化，找到刚度和固有频率同时满足要求的粗略设计机身的最佳分布；采用拓扑优化的方法对粗略设计机身作出机身的单元密度云图，得到拓扑优化的机身；优化问题定义如下：①设计目标：F(ρ)的值最小，②约束条件，体积上限为原来的60%；③设计变量：机身设计的空间单元分布；采用拓扑优化的方法对粗略设计机身作出机身的单元密度云图，得到拓扑优化的机身；F(ρ)：优化目标；：柔度，是设置的变量；：粗略设计机身模型的最大柔度，为2.4E+06mm/N；：优化得到了最小的柔度值，为1.2E+06mm/N；：一阶固有频率，是设置的变量；：优化得到了最大的频率值，为97.8Hz；：原始模型的一阶固有频率，为28Hz；W：加权值，0至1之间，取W=0.5；5）、拓扑优化的机身的尺寸优化，根据制造要求和空间布置需要，对机身重新建模；对模型进行体积和挠度的灵敏度分析，找出机身变量的对体积和挠度较大的灵敏度；6）采用自适应响应面法对步骤5）模型机身的尺寸优化，优化问题定义如下：①设计变量：组成机身的10块板的板厚变化60mm；②设计目标：体积最小，即质量最轻；③约束条件：机身的挠度小于0.325mm；得到优化后的精冲压力机机身的模型。