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59卷4期2024年8月

59卷

Vol.59No.4CHINAMETALFORMINGEQUIPMENTMANUFACTURINGTECHNOLOGYAug.2024

基于有限元分析的精密成形压机模架设计研究

陈革维

（深圳职业技术大学机电工程学院，广东深圳518055）

摘要：模架是粉末精密成形压机的核心部件，模架态特性是决定压机工作性能的重要因素，在压制过程中模架的异常振将对

压制成形质量及设备造成直接损害。本文将有限元分析方法引入精密成形压机的设计优化过程，采用结构有限元分析软件MSC.

—模态分析功能，结合前后处理软件MSC.Patran，对模架设计方案进行模态分析，比较其态

Nastran，应用其力学分析功能——

特性与设计合理性，在分析结果的基础上实现了结构优化设计。

关键词：模架；压力机；态特性；有限元分析

中图分类号：TG385文献标识码：A

DOI：10.16316/j.issn.1672-0121.2024.04.015文章编号：1672-0121（2024）04-0064-07

0引言Patran，对两种类型的设计方案进行分析，比较其动

态特性与设计的合理性，并在分析结果的基础上进

在精密成形压机中，利用压制或复压生产特定[1]

行相应的模架结构优化。具体工作为：

粉末制品用的整套模具称为模架，由模具、模具支座（1）建立模架的有限元模型，通过MSC.Nastran

及接合器等构成。其中模具通常由阴模、上模冲、下进行模态分析，应用MSC.Patran软件动态显示模架

模冲和芯棒构成接合器则是指在压机外部将压制的各阶模态振型。

模具装于其中的装置。模架是粉末精密成形压机的（2）分析各阶模态的频率并判断有无频率重叠，

核心部件，模架的动态特性是决定压机工作性能的若频率产生重叠，则应通过改进结构设计，将重叠频

重要因素。率调开，从而避免共振。

在粉末压制成形过程中，影响压制过程的工艺（3）分析模态振型，若存在不合理的振型，则分

因素很多。除粉末本身的压缩性和成形性等工艺性析产生的原因，并通过改进模架结构设计使模态振

能外，外部作用力是很重要的因素。外部作用力包括型趋于合理。

压制压力（正压力）、侧压力、残余侧压力以及脱模压

力，它们不仅与压坯密度等性能有关，而且直接造成1底座安装式模架

压机及模架系统的振动。异常振动则对压制成形质

模架有限元模型的建立及边界约束条件的模拟

量及设备造成直接的损害。

与实际结构的相符合程度是分析的关键，它直接决

在300t精密成形压机模架的设计过程中，设计

[2]

定分析的正确性。模架设计结构复杂，主要构件如

有多种类型，根据驱动模板、模冲的液压油缸的安装

图1所示。

位置及驱动方式，分为底座安装式模架、模板安装式

模架。在设计过程中引入有限元方法（FEM），采用结拼模

构有限元分析软件MSC.Nastran，应用其动力学分析