数字样机在大犁多向模锻压机设计中的应用

    数字样机技术是在产品设计开发过程中，将分散的零部件设计和分析技术糅合在一起，在计算机上建造出产品的整体模型，并针对该产品在投入使用后的各种IT况进行仿真分析，预测产品整体性能，进而改进产品设计、提高产品性能。随着计算机及软件技术的发展，数字样机技术逐步被运用到大型多向模锻压机的设计中来。在大型多向模锻压机的设计中，根据用户对多向模锻工艺的实际需求，建立大型多向模锻压机的数字化仿真模型，利用参数化设计和数字样机技术，分析计算大型多向模锻压机的整体性能。利用数字样机技术有效地缩短压机的设计时间，保证压机设计质量。

1 大型多向模锻压机数字样机参数化设计与仿真的总体流程

    (1)根据典型模锻工艺要求以及用户产能的长远规划，确定大型多向模锻压机的基本技术规格，依据基本技术规格对压机的主要零部件以及整机进行参数化设计，并在三维软件中创建出数字样机三维实体模型。

    (2)根据参数化样机的三维模型，在运动学仿真软件中，对大型多向模锻压机进行整机运动仿真，获得仿真实验数据。

    (3)运用静力学仿真软件对大型多向模锻压机进行受力分析，并获得大型多向模锻压机整机模型及关键零部件的受力分析图，依据所得到的数据对大型多向模锻压机关键零部件进行优化设计。

    大型多向模锻压机的数字样机参数化设计与仿真总体研究路线如图1所示。

图1 大型多向模锻压机数字样机总体研究路线示意图

2 大型多向模锻压机数字样机设计方法

    2.1 大型多向模锻压机的整机参数化设计方法

    鉴于大型多向模锻压机的上横梁、下横梁等均为大型箱形结构，用传统的手工计算及2D有限元计算方法得到的结果均与实测情况相差较大（尤其是在出砂孔区域和应力集中区域），无法使结构更加合理及提供方向性思路。主工作缸缸底网角及过渡区形状、斜度、网弧等以往都是根据经验来进行设计和修改，没有从计算机分析及优化的角度进行设计。为了使大型多向模锻压机从设计阶段就能够在质量上得到最大的保证，并且满足用户对时间周期的要求，在大型多向模锻压机的设计中，对于关键件及其它重要件采用了参数优化设计方法。其流程如下：

    (1)三维建模后，采用三维有限元方法对整机及部件装配进行分析。