等温锻造液压机是大飞机、航空、军工制造业的基础设备,随着我国航空航天领域的快速发展,如何加工出符合需求的高精度钛合金锻件成为了一大难题。等温锻造液压机的制造就是为了完成钛合金模锻工艺的重要装备。而如何制造出高刚度的系列化机架装备尤为重要。本文以THP11D-20000为试验对象,对液压机刚度检测、有限元模拟、优化方案、模态分析进行了研究。1.对THP11D-20000等温锻造液压机进行检测,制定机身刚度检测规范,采用应变片检测刚度,对200MN重型数控超塑性等温锻造液压机样机进行联机检测,完成样机在不同载荷下的刚度检测,以验证重型整体组合框架式机身结构设计的可靠性。用数学方程的形式表达机身关键性部件的变形特征,得出非线性曲线。2.建立液压机—模具耦合模型,通过有限元分析法得到液压机在满载状况下的刚度、强度;并将有限元分析结果与试验结果相比较,通过对比所得结果可以验证出设计模型及模拟分析结果的准确性。3.通过对液压机两个重要的部件可改善参数的分析,分别在组合上下横梁确定下4个影响因素较大的优化变量。运用Box-Behnken Design(BBD)设计方法得出响应面模型的拟合方程及方差分析,并分别以挠度和质量为优化目标。上横梁挠度降低了0.256mm。下横梁挠度降低了0.012mm。上横梁质量降低了3.92 t。下横梁质量降低了39.31 t。4.对THP11D-20000等温锻造液压机进行模态分析。首先,介绍了有限元模态分析的概念、理论,再利用Workbench分别对液压机预紧状态和满载预紧状态下的整体机架进行有限元模态分析,得到了机架的前六阶模态的固有频率和相应的固有振型,并对各个状态下的前六阶固有频率和振型进行了详尽的分析和评价。机架整体的刚度和质量分布较为均衡,无明显的薄弱部位和过剩部位,只需在维保时注意大小拉杆的预紧力。地脚螺钉在五阶振型中出现应力交替变化的现象,材料可能会开裂或疲劳断裂。各阶固有频率都在5~17Hz,属于次声波范围,会产生一定的噪音,因此,应注意防护噪音污染。