摘 要

冷镦机这种锻压设备可以用来制造各种标准件、紧固件和其他非标准件等，具有工作平稳、加工精度高、可操作性好、生产率高、自动化程度高等特点。冷镦机的床身在冷镦机的工作过程中起到了支撑、容纳和保护的作用，故冷镦机床身的设计与分析对冷镦机的工作至关重要。论文主要研究了冷镦机床身的结构特点以及影响床身设计的主要因素，综合考虑其自身的功能性要求对冷镦机的床身进行了机械设计，并对设计的结构进行了分析。

本文借助有限元分析软件ANSYS对8mm四模四冷镦机的床身在加工生产的过程中床身所受的冷镦力进行了仿真模拟分析，并根据分析得到的数据结果对床身展开结构优化设计研究。这样的分析过程和结果对于冷镦机床身的设计具有重要的指导意义。

关键词：冷镦机床身；有限元；静态分析；模态分析；ANSYS；优化设计

Abstract

This paper is about the cold header, a metal forming machinery which uses cold heading technology to product all kinds of standard parts, fastener and profiled. It has many advantages such as smooth, high accuracy, good operation, high productivity, high degree of automation and so on. The lathe bed plays a supporting, accommodate and protect role during the working process of the cold header, which makes the design and the analyses of the cold header is essential.

The paper’s study focus on the features of the structure and the major influences to the lathe bed of the cold header, making the machine design based on considering their own functional requirements for cold stamping, analyzing and optimizing the major structures.

In this paper, the finite element analysis software ANSYS was used. By using this software, the analogue simulation of the stress of the lathe bed of the cold header during the working process has been made. And the following optimum structural designs are based on the result of the analysis. The analysis results for cold heading machine body design is of great guiding significance.

Key Words: lathe bed; cold header; static analysis; modal analysis; ANSYS; optimization design

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外冷镦机发展现状 1

1.3 软件ANSYS介绍 2

第2章 床身造型选择与设计 3

2.1 专机设计要求 3

2.2 冷镦机总体结构及其工作原理 3

2.2.1 冷镦机的工序节拍 3

2.2.2 冷镦机的结构原理 4

2.3 需要床身配合部位的介绍 4

2.3.1 主滑台 4

2.3.2 传动系统 5

2.3.3 夹钳系统 5

2.3.4 送料、切料系统 6

2.4 床身设计的主要问题及需求 6

2.4.1 床身设计的主要问题 6

2.4.2 床身设计的功能需求 7

2.5 床身的结构设计 7

第3章 床身静态特性分析 10

3.1 有限元模型的建立 10

3.2 网格类型的选取 11

3.3 网格的划分 11

3.4 材料的选择 12

3.5 边界条件 13

3.5.1 载荷的施加 13

3.5.2 边界的约束 15

3.6 计算分析结果 16

3.6.1 底面全约束的分析 16

3.6.2 底面螺栓孔全约束的分析 19

3.7 分析与总结 22

第4章 床身模态分析 23

4.1 模态分析的概述 23

4.2 模态分析的一般过程 23

4.3 模态分析的结果 24

4.4 结果分析与总结 26

第5章 总结与展望 28

5.1 总结 28

5.2 展望 28

致谢 29

参考文献 30

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

说起冷镦技术，其实上它是在冷锻技术上引申出来的一新种工艺，所谓的冷锻这种技术指的是在冷态条件即室温下进行的锻造加工。它利用塑性加工方法进行零件的加工，即利用安装在设备上的特定金属模具将金属原材料加工成具有一定形状和具有特定功能的零件。一般来说冷镦机这种加工设备可以用来生产各种标准件、紧固件和其他非标准件。各类形状各异的非标准件由于自身结构复杂的特点使得不可能一次成型，如果要锻造加工的话，成型只能通过多次的锻造，这时候冷镦机的加工特点就能够满足这种加工生产的需要。同时因为其工作稳定、操作性好、工作精度好、生产率较高、同时便于实现自动机械化等这些经济高效性的特点，在机械、轻工、电子、军工、船舶、宇航等这些国家工业部门中取得了广泛的应用。

自从改革开放以来，我国经济正在飞速蓬勃的发展，工业的快速发展也导致标准件制造行业对冷墩机，尤其是多工位冷镦机的需求越来越多，国内国际市场竞争非常激烈，特别是具有加工效率高和产品质量好的多工位全自动型冷镦机。而床身是给冷镦机中各种其他重要的运 动零部件的提供运动空间和支撑部位的零件，同使保证他们能有正常的运动关系和运动精度，因此冷镦机床身的设计直对各种传动件的传动效率以及加工精度产生了影响，因此床身的设计对于高效率高质量的多工位冷镦机设计至关重要。

1.2 国内外冷镦机发展现状

现状冷镦机的主要分类大致可分为三冲头两凹模自动冷镦机、双击整模自动冷镦机以及多工位自动冷镦机这样的大类别。对于单整模自动冷镦机和钢球、滚柱自动冷镦机来说，他们都以双击整模自动冷镦机的结构为基础，较为容易变形。其中最为广泛运用的是一种叫做自动多工位型冷镦机，这种加工设备具有加工精度高、自动化程度好、具有高科技含量等特点，在如今各行各业都有着广阔的运用空间。

二十世纪五六十年代左右，一些工业发达的国家早就已经普遍运用了这种加工效率高、生产能耗低的工艺加工设备，同其他国际先进水平的国家相比，我国的制造业在制造技术上还有着一定的差距，制造工艺与装备发展严重滞后。当前生产这类机器处于世界领先水平的国家主要有：美国、德国、荷兰、日本、瑞士、意大利和比利时等。