论文总字数：20156字

摘 要

热模锻压机是工业生产中必备的大型设备，因工况特殊，其机身结构的设计非常重要。本设计结合企业产品设计要求，采用预应力拉杆补强机身结构的方法进行机身结构设计。设计中进行机身结构设计的同时还考虑成本、安全以及产品制造的合理性等方面的因素。

本文从热模锻压机的历史发展出发，介绍了热模锻压机的地位作用以及机身的研究现状，并对热模锻压力机机身工作时的受力情况进行分析，从机身的载荷的分布和载荷的变化的角度出发，对热模锻压力机的机身进行分析，在保证安全可靠的基础上设计出合理的机身结构。

首先，以弹塑性理论为基础，分析热模锻压机在锻造一些典型工件时机身的载荷分布情况，这样能对机身的受力情况有一个初步的认识，明白机身工作时对强度刚度的最低要求，为之后的设计部分提供了依据。

其次，从预紧力对刚度和强度的影响方面，计算出在设计热模锻压机机身时所需要的正确的预紧力，以免破坏机身本身的强度，降低机身的使用寿命。防止在热模锻压机工作过程中出现危险。

最后，利用绘图软件绘制出热模锻压机机身的CAD图和3D图形，与实际的企业生产相对接，符合企业的生产需要。

关键词：热模锻，压力机机身，结构设计

Abstract

Hot die forging press is a necessary large-scale equipment in industrial production. Because of its special working conditions, the design of its fuselage structure is very important. According to the product design requirements of the enterprise, this design adopts the method of strengthening the fuselage structure with prestressed tie rod. In the design of fuselage structure, cost, safety and rationality of product manufacturing are also considered.

Starting from the historical development of the hot die forging press, this paper introduces the status and function of the hot die forging press as well as the research status of the fuselage, analyzes the stress of the hot die forging press when it works, and analyzes the fuselage of the hot die forging press from the perspective of the load distribution and load change of the fuselage, so as to design a reasonable machine on the basis of ensuring safety and reliability Body structure.

First of all, based on the elastic-plastic theory, the load distribution of the fuselage of the hot die forging press in forging some typical workpieces is analyzed, so as to have a preliminary understanding of the stress situation of the fuselage, understand the minimum requirements for the strength and rigidity of the fuselage when it works, and provide a basis for the later design parts.

Secondly, from the influence of preload on the rigidity and strength, the correct preload is calculated to avoid damaging the strength of the body and reducing the service life of the body. To prevent danger in working process of hot die forging press.

Finally, the CAD drawing and 3D drawing of the hot die forging press body are drawn by the drawing software, which are connected with the actual production of the enterprise and meet the production needs of the enterprise.

Key words: hot die forging, press body, structural design

目录

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.2热模锻压力机的历史发展 1

1.3热模锻压力机机身设计研究现状 2

1.4本课题研究的主要内容 3

第2章 热模锻成型工艺受力分析 4

2.1热模锻成型工艺分析 4

2.2热模锻成型理论分析 5

2.3热模锻典型工步成型过程分析 5

2.4热模工艺过程对压力机的要求分析 6

第3章 热模锻压力机机身结构设计 8

3.1机身载荷分析 8

3.2机身结构分析 9

3.3机身结构设计 9

3.3.1机身主要尺寸的设计 10

3.3.2 焊接结构设计 21

第4章 总结 24

参考文献 25

致谢 27

绪论

1.1概述

热模锻压力机是锻造设备中非常常见的专用曲柄压力机。它主要用来生产形状比较复杂的锻件，可应用于批量热锻造成型^[1]。热模锻压机目前应用最广的是在汽车零部件的成型方面，如发动机的曲轴，连杆，球头，皮带轮涨紧轮等，设备目前分螺旋压力机和偏心轴压力机两大类。

热模锻压力机的优点是锻造出来的锻件尺寸精度高，可获得少量加工的近成品或者直接获得成品。因为热模锻压机的导向可靠，行程精确，且具有上下顶出装置等特点，使得热模锻压力机锻造的锻件精度与普通的锤上模锻相比大为提高，锻造力显著下降。热模锻压力机的缺点是锻造温度比较高，会产生氧化皮等缺陷，并且因为锻件的热胀冷缩，锻件的精度也不如冷模锻^[2]。

热模锻压力机的机身作为热模锻压机的主要零件，其对于热模锻压机的质量和使用寿命都至关重要。机身承载着压力机工作时的全部载荷，因此必须要有足够的强度，以不至于被载荷破坏，缩短机身的使用寿命。机身还必须拥有足够的刚度，以抵抗工作时载荷的变化而不发生或仅仅发生少量的变形，机身的刚度对于最后锻件的精度至关重要，也是设计时必须考虑在内的因素。

1.2热模锻压力机的历史发展

国内最早的压力机结构为传统结构的热模锻压力机，沈阳重机厂和中国一重集团公司制造较多，它的结构特点：滑块具有象鼻形的附加导轨，封闭高度采用楔形工作台，下顶料装置通过凸轮-杠杆机构实现锻件由模具顶出的动作。为了适应模锻压力机工作特点和可靠性，多年来在结构上的改进主要有：

1.锻造温度过高产生的氧化皮等会对工作台造成侵蚀，所以采用封闭式液压工作台，提高机身的使用寿命。

2.采用液压预紧螺母，以解除模锻时的闷车现象。

3.采用双连杆、双点支承连杆和宽连杆的对称结构结构，使机身所受到的载荷均匀分布，极少偏心载荷。

4.设置飞轮制动器、微动调整机构、模具快速更换装置、降低压力机噪声的消音器等。

5.对离合器和制动器，顶料机构、传动、润滑系统等进行改进^[3-4]。

在如今，模锻压力机的地位更是重要。大型模锻液压机一直是象征工业实力的国宝级战略装备，至今，世界上拥有40000吨级以上模锻压机的国家也只有美国，俄国，法国和中国。没有大型模锻压机，就没有国产的大型机械，就没有我国航空工业发展的可能。美苏法在五十年前就建造的巨型压机，从而奠定了世界航空工业三足鼎立的局面。现代飞机制造里，为了提高飞机的性能，越来越大量使用铝合金，钛合金这样的轻金属，但这类轻金属，在变形时需要很高的压力。像起落架，机身框架，涡轮盘，传动横梁，发动机吊框，发动机机座这样的关键件统统需要大型压机来锻造^[5-6]。在没有大型压机以前，这些关键锻件只有靠进口。关键时候，严重影响国家安全。所以，大型热模锻压机就显得尤为重要了。除此之外，随着模锻生产对自动化的要求，以热模锻压力机为主体的热模锻自动线和多工位自动热模锻压力机得到迅速发展。与此同时，微型计算机开始得到广泛采用，微型计算机在热模锻压力机控制的应用，是今后热模锻压力机及其自动化发展的重要方向^[7]。

1.3热模锻压力机机身设计研究现状

由于热模锻压力机上的所有零件都安装在机身上，并且在热模锻压力机的工作过程中，机身要承担全部的静载荷以及动载荷。如果设计的机身强度与刚度达不到应有的指标，不仅会使锻件的精度大为降低，达不到企业生产的产品的标准，造成原材料以及人力物力的浪费，严重时还会造成锻压机的损毁，造成巨大的财产损失，甚至于人员的伤亡，造成不可挽救的后果。所以机身的设计就显得尤为重要了。

热模锻压力机的机身主要有开式和闭式两种类型。开式结构机身可加工的原材料尺寸更加自由，操作也更加方便，但缺点是加工的锻件精度较闭式机身相比较为低，闭式机身的价格更加昂贵。机身的结构主要是铸造结构和焊接结构两种类型，铸造结构的机身重量大，消震性能好，加工出来的锻件精度更高^[8]。但是铸造结构的机身刚度较低，由于体积过于庞大，也会造成原材料的浪费。焊接结构的机身虽然在消震性能上不如铸造结构的机身，但焊接结构的机身刚度好，质量小，能充分利用原材料，生产周期短，更适合批量生产。

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