冲压机是一种利用冲压技术进行加工的压力设备,是塑性加工领域应用最广的设备之一,在我国国民经济的各行各业,尤其是制品成型生产中得到了广泛的应用。在冲压机质量的影响因素中,冲压机的设计水平是尤其重要的一个因素。冲压机机身是冲压机的重要组成部分,其重量约占整机重量的以上,冲压机机身的设计水平,对冲压机的技术性能、使用寿命、和制造成本有着极大的影响。由于机身的结构特点和受力因素,决定了冲压机设计的重点是机身设计。冲压机结构设计方法和理论的主要发展,经历了经验设计、数值计算、优化设计几个阶段。经验设计阶段主要利用材料力学简化方法计算主要部件的强度和刚度,把本体简化为材料力学范畴的平面钢架,把横梁简化为材料力学范畴的简支梁,然后按照材料力学的方法进行强度、刚度校核。
数值计算阶段,设计者把整个机架或单个的横梁作为研究对象,将它们视为空间板梁组合结构,利用精度较高的有限元法进行整体结构分析。分析结果的准确性和可靠性大大提高。优化设计阶段,人们把结构优化设计方法引入冲压机设计,使设计从安全校核转变为优化设计。基于有限元的优化方法能从各种可能的结构设计方案中寻找较完善的或较合理的方案,使材料分配趋于合理,实现了冲压机设计的又一次飞跃。
目前,虽然已有专业技术人员与企业采用了新的设计方法来进行冲压机的设计,但在生产过程中,很多还是对冲压机结构设计,采用了传统力学计算与经验设计结合的设计方法。虽然这种设计方法经过实践证明具有一定的可靠性,但存在诸多弊端,致使产品重量大,成本高、效益低,削弱了产品竞争力,而且缺乏对设计结果合理性的验证。随着技术的普及和应用,有限元方法等现代结构分析方法己为工程技术设计人员广为认识和发展,在机械加工设备设计中得到广泛的应用,并取得了显著的技术成果和较好经济效益。
